ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ สามารถทำให้สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์มีกำลังแรงขึ้น หรือเปิดและปิดได้ ลองนึกภาพมันเหมือนกับสวิตช์ไฟ การกระทำเล็กๆ น้อยๆ ก็สามารถควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าที่มากขึ้นได้ ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์และตัวขยายสัญญาณ ช่วยให้คุณควบคุมกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่ได้ด้วยสัญญาณขนาดเล็ก ชิ้นส่วนเล็กๆ เหล่านี้มีอยู่ทุกที่ โทรศัพท์และคอมพิวเตอร์ของคุณต้องใช้ทรานซิสเตอร์หลายพันล้านตัวจึงจะทำงานได้
หน่วยประมวลผล | การประมาณจำนวนทรานซิสเตอร์ |
|---|---|
แอปเปิ้ล A17 | ประมาณสองเท่าของ Kirin 9000 |
Kirin Hisilicon 9000 | ทรานซิสเตอร์น้อยกว่า Apple A17 |
ทรานซิสเตอร์คืออะไร
คำนิยาม
ทรานซิสเตอร์ทำงานเหมือนเกตขนาดเล็กในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ช่วยควบคุมการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้าในวงจร อุปกรณ์นี้สามารถทำให้สัญญาณแรงขึ้นหรือเปิดปิดได้ ภายในประกอบด้วยชั้นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์สามชั้น ชั้นเหล่านี้คือ ตั้งค่าเป็น PNP หรือ NPNชั้นกลางเป็นส่วนควบคุม หากคุณเปลี่ยนอินพุตตรงนี้ กระแสในชั้นอื่นๆ ก็จะเปลี่ยนไปด้วย
ทรานซิสเตอร์มีสามส่วนหลัก:
Emitter
ฐาน
Collector
แรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กที่ฐานจะควบคุมกระแสไฟฟ้าที่มากขึ้นระหว่างตัวปล่อยและตัวสะสม นี่คือเหตุผล ทรานซิสเตอร์มีความสำคัญมาก ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ คุณจะพบสิ่งเหล่านี้ได้ในอุปกรณ์สมัยใหม่แทบทุกชนิด
เคล็ดลับ: ลองนึกภาพทรานซิสเตอร์เป็นเหมือนประตูรั้ว สัญญาณเล็กๆ จะบอกว่าทรานซิสเตอร์ควรส่งกระแสไฟฟ้าขนาดใหญ่หรือไม่
ทรานซิสเตอร์สามารถทำให้สัญญาณแรงขึ้นได้ กำลังขาออกอาจมากกว่ากำลังขาเข้ามาก นั่นเป็นเหตุผลที่วิทยุ คอมพิวเตอร์ และโทรศัพท์จึงใช้ทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์
มีสามขั้วสำหรับเชื่อมต่อกับวงจร
การโด๊ปเปลี่ยนแปลงสารกึ่งตัวนำเพื่อให้ทรานซิสเตอร์ทำงานได้ถูกต้อง
บทบาทในวงจร
ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่หลายอย่างในวงจรแอนะล็อกและดิจิทัล พวกมันสามารถทำให้สัญญาณมีกำลังแรงขึ้น สลับกระแส และสร้างเกตตรรกะ ในวงจรแอนะล็อก ทรานซิสเตอร์จะเร่งสัญญาณที่อ่อนลง ตัวอย่างเช่น ลำโพงใช้ทรานซิสเตอร์เพื่อทำให้เสียงเพลงดังขึ้น ในวงจรดิจิทัล ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ โดยเปิดและปิดสัญญาณเพื่อให้คอมพิวเตอร์สามารถประมวลผลข้อมูลได้
นี่คือตารางแสดงวิธีการทำงานของทรานซิสเตอร์ในวงจรประเภทต่างๆ:
ประเภทวงจร | บทบาทหลักของทรานซิสเตอร์ | ตัวอย่างการใช้งาน |
|---|---|---|
อนาล็อก | การขยาย | เครื่องขยายเสียง, เครื่องส่งสัญญาณ RF |
กรอง | วงจรกรองสัญญาณ | |
การปรับ | การส่งสัญญาณ AM/FM | |
ดิจิตอล | ลอจิกเกตส์ | ประตู AND, OR, NOT |
สวิตชิ่ง | ตัวควบคุมมอเตอร์, ไมโครโปรเซสเซอร์ |
ทรานซิสเตอร์ได้เปลี่ยนแปลงวงการอิเล็กทรอนิกส์ไปอย่างมาก ก่อนหน้านี้ผู้คนใช้หลอดสุญญากาศ ซึ่งหลอดเหล่านี้มีขนาดใหญ่และใช้พลังงานมาก เมื่อเบลล์แล็บส์คิดค้นทรานซิสเตอร์ในปี 1947 วงจรก็มีขนาดเล็กลงและทำงานได้ดีขึ้น ปัจจุบัน วงจรรวมประกอบด้วยทรานซิสเตอร์จำนวนมาก ซึ่งทำให้คอมพิวเตอร์ สมาร์ทโฟน และการเดินทางในอวกาศเป็นไปได้
หมายเหตุ: โมดูลจันทรคติของยานอพอลโล 11 มีวงจรรวมทรานซิสเตอร์ ซึ่งช่วยให้นักบินอวกาศลงจอดบนดวงจันทร์ได้อย่างปลอดภัย
ทรานซิสเตอร์ช่วยให้อุปกรณ์ทำงานได้เร็วขึ้น มีขนาดเล็กลง และใช้พลังงานน้อยลง คุณใช้ทรานซิสเตอร์เมื่อคุณใช้เครื่องคิดเลข ฟังเพลง หรือส่งข้อความ
ทรานซิสเตอร์ทำงานอย่างไร
สลับฟังก์ชั่น
ทรานซิสเตอร์อยู่ในสิ่งของต่างๆ มากมายที่คุณใช้ทุกวัน คุณมองไม่เห็น แต่มันมีอยู่จริง ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เหมือนสวิตช์เล็กๆ ในอุปกรณ์ของคุณ เมื่อคุณกดปุ่มบนโทรศัพท์ ทรานซิสเตอร์จะช่วยเปิดหรือปิดอุปกรณ์ ลองนึกภาพทรานซิสเตอร์เป็นเหมือนก๊อกน้ำ ถ้าคุณเปิดก๊อกน้ำ น้ำก็จะไหล ถ้าคุณปิดก๊อกน้ำ น้ำก็จะหยุดไหล ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของกระแสไฟฟ้า เช่นเดียวกับที่ก๊อกน้ำควบคุมน้ำ
ทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นสวิตช์ในสองรูปแบบหลัก รูปแบบหนึ่งเรียกว่าโหมดคัตออฟ ในโหมดนี้ทรานซิสเตอร์จะทำหน้าที่เหมือนสวิตช์เปิด กระแสจะไม่ไหลระหว่างคอลเลกเตอร์และอิมิตเตอร์ อีกรูปแบบหนึ่งเรียกว่าโหมดอิ่มตัว ในกรณีนี้ทรานซิสเตอร์จะทำหน้าที่เหมือนสวิตช์ปิด กระแสจะไหลผ่านทรานซิสเตอร์มากที่สุด การทำงานแบบเปิดและปิดนี้ช่วยให้คุณสามารถควบคุมสัญญาณไฟฟ้าในวงจรได้
เคล็ดลับ: ทรานซิสเตอร์สามารถสลับได้เร็วมากและแทบไม่มีเสียงเลย นั่นเป็นเหตุผลที่อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นใหม่จึงใช้ทรานซิสเตอร์แทนสวิตช์แบบเก่า
ต่อไปนี้คือสถานที่จริงบางแห่งที่ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์:
โปรเซสเซอร์คอมพิวเตอร์ใช้สิ่งเหล่านี้เพื่อเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วมาก
ช่วยควบคุมรีเลย์ในรถยนต์และเครื่องจักรในบ้าน
สวิตช์ทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และราคาถูก จึงมีอยู่ในอุปกรณ์เกือบทุกชนิด
หากคุณส่งแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กไปที่ฐานของ ทรานซิสเตอร์ NPNมันเปิดขึ้น แล้วกระแสก็จะไหลได้ ถ้าคุณเอาแรงดันไฟฟ้าออก ทรานซิสเตอร์ก็จะปิด ทำให้คุณควบคุมกระแสขนาดใหญ่ด้วยสัญญาณขนาดเล็กได้
ฟังก์ชั่นขยายเสียง
ทรานซิสเตอร์สามารถทำให้สัญญาณอ่อนๆ แรงขึ้นได้เช่นกัน เราใช้ทรานซิสเตอร์เป็นเครื่องขยายเสียง ยกตัวอย่างเช่น เวลาเล่นเพลง ทรานซิสเตอร์จะเร่งเสียงเพื่อให้คุณได้ยิน ในวิทยุ ทรานซิสเตอร์จะทำให้สัญญาณเสาอากาศแรงพอที่คุณจะสามารถรับฟังได้
สัญญาณขนาดเล็กจะเข้าสู่เบสหรือเกตของทรานซิสเตอร์ สัญญาณขนาดเล็กนี้ควบคุมกระแสไฟฟ้าที่มากขึ้นจากคอลเลกเตอร์ไปยังอิมิตเตอร์ สัญญาณเอาต์พุตจะแรงพอสำหรับลำโพงหรือหูฟัง คุณจะเห็นสิ่งนี้ในแป้นเหยียบกีตาร์ ทรานซิสเตอร์เพียงตัวเดียวจะทำให้เสียงกีตาร์ที่อ่อนลงดังขึ้น
หมายเหตุ: ทรานซิสเตอร์ต้องการแรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมจึงจะทำงานเป็นเครื่องขยายเสียงได้ เรียกว่าไบแอส ส่วนเบส-อิมิตเตอร์ต้องมีแรงดันไฟฟ้าประมาณ 0.6 ถึง 0.7 โวลต์สำหรับทรานซิสเตอร์ซิลิคอน แรงดันไฟฟ้าคอลเลกเตอร์-อิมิตเตอร์ต้องสูงเพียงพอที่สัญญาณจะเคลื่อนที่ขึ้นลงได้
นี่คือตารางที่แสดงช่วงเกนสำหรับเครื่องขยายสัญญาณแบบอีซีแอลทั่วไป:
ประเภทเกน | กำไรขั้นต่ำ | กำไรสูงสุด |
|---|---|---|
แอมพลิฟายเออร์สามัญ | -5.32 | -218 |
คุณจะพบทรานซิสเตอร์ในอุปกรณ์เสียง ซึ่งทำให้สัญญาณไมโครโฟนดังขึ้นโดยไม่เพิ่มเสียงรบกวน นอกจากนี้ยังช่วยควบคุมโทนเสียง ช่วยให้คุณเปลี่ยนเสียงเบส เสียงกลาง และเสียงแหลมได้
การควบคุมปัจจุบัน
ทรานซิสเตอร์ช่วยให้คุณควบคุมปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรได้ คุณใช้ทรานซิสเตอร์เพื่อควบคุมกระแสไฟฟ้าระหว่างส่วนต่างๆ ของอุปกรณ์ ทรานซิสเตอร์แต่ละตัวมีสามขั้ว สำหรับ BJT ขั้วเหล่านี้คือ อิมิตเตอร์ เบส และคอลเลกเตอร์ สำหรับ FET ขั้วเหล่านี้คือ ซอร์ส เกต และเดรน
วิธีที่ทรานซิสเตอร์ควบคุมกระแสและแรงดันไฟฟ้ามีดังนี้:
คุณส่งกระแสไฟฟ้าขนาดเล็กไปที่ฐานของ BJT หรือแรงดันไฟฟ้าไปที่เกตของ FET
อินพุตขนาดเล็กนี้จะควบคุมกระแสไฟฟ้าที่มากขึ้นมากจากคอลเลกเตอร์ไปยังตัวปล่อยหรือจากเดรนไปยังแหล่งกำเนิด
คุณสามารถเปิดหรือปิดทรานซิสเตอร์ได้โดยการเปลี่ยนอินพุต เช่นเดียวกับการหมุนก๊อกน้ำเพื่อควบคุมน้ำ
เคล็ดลับ: การเชื่อมโยงระหว่างกระแสเบสและกระแสคอลเลกเตอร์ใน BJT มีความสำคัญ กระแสเบสขนาดเล็กสามารถควบคุมกระแสคอลเลกเตอร์ที่ใหญ่กว่าได้มาก ซึ่งเรียกว่าการขยายสัญญาณ และแสดงให้เห็นว่าทรานซิสเตอร์ควบคุมสัญญาณอย่างไร
ทรานซิสเตอร์ใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ในการทำงาน สารกึ่งตัวนำช่วยให้คุณควบคุมแรงดันและกระแสได้ดีมาก คุณจะเห็นสิ่งนี้ในคอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ และแม้แต่ในเครื่องมืออวกาศ
เมื่อใช้ทรานซิสเตอร์ คุณสามารถควบคุมแรงดันและกระแสได้หลายวิธี เช่น สลับสัญญาณ เพิ่มกำลัง หรือควบคุมกำลังไฟฟ้าในวงจร ซึ่งทำให้ทรานซิสเตอร์กลายเป็นส่วนประกอบหลักของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่
ชิ้นส่วนทรานซิสเตอร์
ส่วนประกอบสำคัญ
ทรานซิสเตอร์ทุกตัวมี สามส่วนหลักแต่ละส่วนทำหน้าที่สำคัญอย่างหนึ่ง ส่วนประกอบเหล่านี้ทำงานร่วมกันเพื่อส่งกระแสไฟฟ้าในอุปกรณ์ต่างๆ
ตัวแทน | รายละเอียด |
|---|---|
Emitter | ส่งอิเล็กตรอน มีการเจือปนจำนวนมาก ผลิตจากทองแดงหรืออลูมิเนียม |
ฐาน | ควบคุมการไหล มีการเจือปนน้อย ช่วยให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากตัวปล่อยไปยังตัวรวบรวม |
Collector | รวบรวมอิเล็กตรอนที่มีขนาดใหญ่กว่าตัวปล่อยและเบส มีการเจือปนบางส่วน ทำจากซิลิกอนหรืออะลูมิเนียม |
ตัวปล่อยอิเล็กตรอนจะปล่อยอิเล็กตรอนหรือโฮลออกมา ฐานมีขนาดบางและควบคุมการไหล มีตัวพาประจุเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้นที่สามารถผ่านฐานได้ ตัวเก็บประจุจะดูดอิเล็กตรอนหรือโฮลจากตัวปล่อยอิเล็กตรอน ขนาดและวัสดุของแต่ละชิ้นส่วนจะเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพการทำงานของทรานซิสเตอร์ เมื่อใช้ทรานซิสเตอร์เป็นสวิตช์ ฐานจะตัดสินใจว่ากระแสจะไหลจากตัวปล่อยอิเล็กตรอนไปยังตัวเก็บประจุหรือไม่ ในฐานะเครื่องขยายเสียง สัญญาณขนาดเล็กที่ฐานจะสร้างสัญญาณขนาดใหญ่ขึ้นที่ตัวเก็บประจุ
เคล็ดลับ: วิธีที่คุณตั้งค่าชิ้นส่วนเหล่านี้และส่วนประกอบของชิ้นส่วนเหล่านี้จะกำหนดว่าทรานซิสเตอร์จะทำงานเป็นสวิตช์หรือเครื่องขยายสัญญาณ
วัสดุเซมิคอนดักเตอร์
ทรานซิสเตอร์ใช้วัสดุพิเศษที่เรียกว่าสารกึ่งตัวนำ วัสดุเหล่านี้ช่วยควบคุมไฟฟ้า ซิลิคอนเป็นสารกึ่งตัวนำที่พบมากที่สุด คุณจะพบซิลิคอนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เกือบทุกชนิดเนื่องจากมีราคาถูกและใช้งานได้ดี
นี่คือวัสดุบางส่วนที่ใช้สำหรับทรานซิสเตอร์:
เจอร์เมเนียมถูกนำมาใช้ในสารกึ่งตัวนำเป็นครั้งแรก
ซิลิคอนได้รับความนิยมในช่วงทศวรรษปี 1950 เนื่องจากหาได้ง่ายและทำงานได้ดีกว่า
แกลเลียมอาร์เซไนด์ถูกนำมาใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูง แต่การผลิตนั้นค่อนข้างยาก
ซิลิคอนมีข้อดีคือทนความร้อนและหาได้ง่าย เจอร์เมเนียมมีส่วนช่วยในการพัฒนาทรานซิสเตอร์ในยุคแรกๆ แต่ละลายง่ายและไม่เสถียร แกลเลียมอาร์เซไนด์เหมาะสำหรับวงจรที่ความเร็วสูง เช่น วงจรในดาวเทียมหรือเสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือ
วัสดุที่คุณเลือกจะเปลี่ยนแปลงความเร็วและประสิทธิภาพของการทำงานของทรานซิสเตอร์ วัสดุที่มีความคล่องตัวสูงจะช่วยให้ประจุไฟฟ้าเคลื่อนที่ได้อย่างรวดเร็ว ทำให้อุปกรณ์ทำงานได้เร็วขึ้น วัสดุใหม่บางชนิด เช่น สารกึ่งตัวนำแม่เหล็ก สามารถเก็บหน่วยความจำไว้ภายในทรานซิสเตอร์ได้
หมายเหตุ: ประเภทของเซมิคอนดักเตอร์ที่คุณเลือกสามารถทำให้อุปกรณ์ทำงานเร็วขึ้น เล็กลง และแข็งแกร่งขึ้น
ประเภทของทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์มีรูปร่างและชนิดที่แตกต่างกัน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ใช้ทรานซิสเตอร์สองประเภทหลัก แต่ละประเภทมีหน้าที่เฉพาะ การเรียนรู้เกี่ยวกับทรานซิสเตอร์จะช่วยให้คุณเข้าใจวิธีการทำงานของอุปกรณ์ต่างๆ
Bjt
ประเภทหลักหนึ่งคือ ทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยกผู้คนเรียกมันสั้นๆ ว่า BJT ทรานซิสเตอร์ชนิดนี้ใช้อิเล็กตรอนและโฮลเพื่อเคลื่อนย้ายกระแส คุณสามารถควบคุมมันได้โดยการส่งกระแสเล็กน้อยไปยังเบส BJT มีประโยชน์ในการทำให้สัญญาณอ่อนๆ แรงขึ้น นอกจากนี้ยังช่วยเปิดและปิดอุปกรณ์ต่างๆ อีกด้วย
นี่คือตารางที่แสดงคุณสมบัติที่สำคัญของ BJT:
ลักษณะเฉพาะ | รายละเอียด |
|---|---|
กระแสตัดคอลเลกเตอร์ (ICBO) | กระแสในคอลเลกเตอร์เมื่อมีแรงดันไฟฟ้าและตัวปล่อยเปิดอยู่ |
กระแสตัดของตัวปล่อย (IEBO) | กระแสไฟฟ้าในตัวปล่อยเมื่อมีแรงดันไฟฟ้าและตัวสะสมเปิดอยู่ |
อัตราขยายกระแสตรง (hFE) | กระแสคอลเลกเตอร์หารด้วยกระแสเบสเมื่อตัวปล่อยต่อลงดิน |
แรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวของคอลเลกเตอร์-อิมิตเตอร์ (VCE(sat)) | แรงดันไฟฟ้าเมื่อทรานซิสเตอร์อิ่มตัวภายใต้เงื่อนไขบางประการ |
แรงดันอิ่มตัวของฐาน-ตัวปล่อย (VBE(sat)) | แรงดันไฟฟ้าระหว่างฐานและตัวปล่อยที่จุดอิ่มตัวภายใต้เงื่อนไขบางประการ |
ความถี่การเปลี่ยนผ่าน (fT) | ความถี่ที่ค่าขยายกระแสเป็น 1 โดยที่ตัวปล่อยต่อลงกราวด์ |
ความจุเอาต์พุตของคอลเลกเตอร์ (Cob) | ความจุฐานคอลเลกเตอร์วัดภายใต้เงื่อนไขบางประการ |
ค่าเสียงรบกวน (NF) | อัตราส่วนของสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่อินพุตและเอาต์พุต พบได้จากสูตร |
คุณจะเห็น BJT ในหลาย ๆ สถานที่:
เครื่องขยายเสียง
Oscillators
การสลับแรงดันไฟต่ำ
แอมพลิฟายเออร์คอลเลกเตอร์ร่วม (โฟลโลเวอร์ตัวปล่อย)
เครื่องขยายเสียงแบบคอมมอนอีมิตเตอร์
เครื่องขยายเสียงฐานร่วม
วงจรสวิตชิ่ง
เคล็ดลับ: หากคุณต้องการสร้าง เครื่องขยายเสียงแบบง่ายคุณอาจจะใช้ทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์จังก์ชัน
FET
อีกประเภทหลักคือทรานซิสเตอร์แบบสนามผล (FET) ซึ่งควบคุมทรานซิสเตอร์นี้ด้วยแรงดันไฟฟ้า FET ใช้ตัวนำพาประจุเพียงชนิดเดียว ซึ่งใช้พลังงานน้อยกว่า BJT ทรานซิสเตอร์แบบสนามผลพบได้ในวงจรดิจิทัลและเกตตรรกะ
นี่คือตารางที่เปรียบเทียบทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามและ BJT:
ลักษณะ | FET | BJTs |
|---|---|---|
ประเภทการควบคุม | ควบคุมแรงดันไฟฟ้า | ควบคุมกระแสไฟฟ้า |
กำไรปัจจุบัน | ต่ำ | จุดสูง |
แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น | จุดสูง | ต่ำ |
เปลี่ยนความเร็ว | รวดเร็ว | กลาง |
การใช้พลังงาน | ต่ำ | จุดสูง |
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ | บวก | เชิงลบ |
ขนาด | ที่มีขนาดเล็ก | ที่มีขนาดใหญ่ |
ความต้านทานของอินพุต | จุดสูง | ต่ำ |
การใช้งาน | การใช้งานแรงดันต่ำ | แอปพลิเคชั่นปัจจุบันต่ำ |
ต้นทุนการผลิต | สูงกว่า | ลด |
ทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามมีอยู่ 2 ประเภททั่วไป:
ประเภทของ FET | รายละเอียด | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|
เจเอฟอีที | FET แบบง่ายที่มีช่องควบคุมด้วยเกตที่ทำจากรอยต่อ pn | ใช้ในเครื่องขยายเสียงและสวิตช์เนื่องจากมีอิมพีแดนซ์อินพุตสูง |
MOSFET | FET ที่ใช้มากที่สุดพร้อมเกตฉนวนสำหรับการควบคุมพลังงานต่ำ | พบในวงจรดิจิทัล อิเล็กทรอนิกส์กำลัง และเกตตรรกะ |
หมายเหตุ: ทรานซิสเตอร์แบบสนามแม่เหล็กช่วยให้อุปกรณ์ของคุณทำงานได้เร็วขึ้นและใช้พลังงานน้อยลง คุณจะพบทรานซิสเตอร์เหล่านี้ได้ในคอมพิวเตอร์ โทรศัพท์ และรถยนต์
ทรานซิสเตอร์แต่ละประเภทมีหน้าที่เฉพาะของตัวเอง บางชนิดเหมาะสำหรับการทำให้สัญญาณแรงขึ้น ในขณะที่บางชนิดเหมาะสำหรับการสลับสัญญาณอย่างรวดเร็ว การรู้ความแตกต่างจะช่วยให้คุณเลือกทรานซิสเตอร์ที่เหมาะสมกับโครงการของคุณได้
ความสำคัญของทรานซิสเตอร์
ผลกระทบต่อเทคโนโลยี
ทรานซิสเตอร์ได้เปลี่ยนแปลงโลกที่คุณอาศัยอยู่ อุปกรณ์ขนาดเล็กเหล่านี้ทำให้เทคโนโลยีดีขึ้นและใช้งานง่ายขึ้น เมื่อนักวิทยาศาสตร์สร้างทรานซิสเตอร์ตัวแรกในปี 1947 ก็ได้เกิดแนวคิดใหม่ๆ มากมาย ก่อนที่จะมีทรานซิสเตอร์ ผู้คนใช้หลอดสุญญากาศ หลอดสุญญากาศมีขนาดใหญ่และแตกหักง่าย ทรานซิสเตอร์ทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็กลงและเชื่อถือได้มากขึ้น
ทรานซิสเตอร์ช่วยทำให้ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เล็กลงมาก ตอนนี้คุณมีคอมพิวเตอร์ สมาร์ทโฟน และสมาร์ทวอทช์ เพราะมัน
ยุคดิจิทัลเริ่มต้นด้วยทรานซิสเตอร์ ซึ่งช่วยให้เราสามารถจัดเก็บและใช้งานข้อมูลได้มากมาย
ทรานซิสเตอร์เข้ามาแทนที่หลอดสุญญากาศ ทำให้การสื่อสาร ความบันเทิง การดูแลสุขภาพ และวิทยาศาสตร์ดีขึ้น
ปัญญาประดิษฐ์และอินเทอร์เน็ตของสรรพสิ่ง (IoT) จำเป็นต้องมีทรานซิสเตอร์ ซึ่งพื้นที่เหล่านี้ยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่องเมื่อทรานซิสเตอร์มีขนาดเล็กลงและแข็งแรงขึ้น
คุณสามารถเห็นว่าทรานซิสเตอร์เปลี่ยนแปลงสิ่งต่างๆ ได้อย่างไรโดยดูจากช่วงเวลาสำคัญเหล่านี้:
ปี | ขั้น | รายละเอียด |
|---|---|---|
1947 | ทรานซิสเตอร์ตัวแรก | นักวิทยาศาสตร์ของ Bell Labs ได้สร้างทรานซิสเตอร์ที่ใช้งานได้จริงตัวแรก |
1955 | การทำให้พื้นผิวเฉื่อย | ทำให้สามารถผลิตวงจรรวมได้เป็นจำนวนมาก |
1959 | MOSFET ตัวแรก | ตอนนี้ชิปหนึ่งตัวสามารถใส่ทรานซิสเตอร์ได้หลายพันตัว |
1963 | การประดิษฐ์ CMOS | สิ่งนี้ช่วยทำให้ชิปคอมพิวเตอร์และหน่วยความจำสำหรับคอมพิวเตอร์ |
การใช้งานในชีวิตประจำวัน
คุณใช้ทรานซิสเตอร์อยู่ตลอดเวลา แม้จะไม่ทันสังเกตก็ตาม ทรานซิสเตอร์มีอยู่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แทบทุกอย่างทั้งที่บ้านและที่โรงเรียน นี่คือตัวอย่างบางส่วน:
คอมพิวเตอร์มีทรานซิสเตอร์อยู่ในชิปเป็นจำนวนนับล้านหรือเป็นพันล้านตัว
สมาร์ทโฟนใช้ทรานซิสเตอร์เพื่อให้ทำงานได้อย่างรวดเร็วและบันทึกรูปภาพและแอปของคุณ
โทรทัศน์ต้องใช้ทรานซิสเตอร์เพื่อให้สัญญาณแรงขึ้นและเปลี่ยนช่อง
วิทยุใช้ทรานซิสเตอร์เพื่อทำให้เสียงดังขึ้นและช่วยให้คุณเลือกสถานีได้
กล้องดิจิทัลมีทรานซิสเตอร์อยู่ในเซ็นเซอร์และชิป
ชิปสมัยใหม่อาจมีทรานซิสเตอร์ได้หลายพันล้านตัว ชิปรุ่นใหม่บางตัวมีทรานซิสเตอร์มากกว่า 60 ล้านตัว จำนวน ทรานซิสเตอร์ในซีพียู อาจเป็นล้านหรือพันล้าน ขึ้นอยู่กับว่านำไปใช้ทำอะไร
ทุกครั้งที่คุณส่งข้อความ ดูวิดีโอ หรือเล่นเกม คุณจะใช้ทรานซิสเตอร์ ชิ้นส่วนเล็กๆ เหล่านี้ช่วยให้อุปกรณ์โปรดของคุณทำงานได้
ทรานซิสเตอร์เปลี่ยนชีวิตคุณได้หลายทาง คุณจะพบทรานซิสเตอร์ได้ในอุปกรณ์ดิจิทัลทุกชนิดที่คุณใช้
ทรานซิสเตอร์ช่วยให้คอมพิวเตอร์ทำงานโดยการเปิดและปิดอย่างรวดเร็ว
มันทำให้สัญญาณอ่อนแข็งแกร่งขึ้นเพื่อให้คุณได้ยินเสียงเพลงหรือเสียงพูดได้ดีขึ้น
พวกเขารักษาพลังงานให้ปลอดภัยในเครื่องจักรหลายๆ เครื่อง
พวกเขาเปลี่ยนพลังงานแบตเตอรี่ให้เป็นพลังงานที่คุณสามารถใช้ได้
ทรานซิสเตอร์ช่วยให้อุปกรณ์มีขนาดเล็กลงและทำงานได้เร็วขึ้น นอกจากนี้ยังทำให้ทำงานได้ดีขึ้นด้วย
พวกเขาเริ่มต้นยุคดิจิทัลและช่วยให้เทคโนโลยีเติบโตในด้านการแพทย์ การสื่อสาร และชีวิตประจำวัน
เมื่อคุณใช้โทรศัพท์หรือคอมพิวเตอร์ โปรดจำไว้ว่าทรานซิสเตอร์ช่วยให้มันทำงานได้
คำถามที่พบบ่อย
ทรานซิสเตอร์ทำอะไรในโทรศัพท์ของคุณ?
ทรานซิสเตอร์ช่วยให้โทรศัพท์ของคุณประมวลผลข้อมูลและจัดเก็บข้อมูล ทรานซิสเตอร์เปิดและปิดสัญญาณได้อย่างรวดเร็ว คุณใช้ทรานซิสเตอร์ทุกครั้งที่เปิดแอปหรือส่งข้อความ
ทำไมทรานซิสเตอร์จึงทำให้เครื่องมือมีขนาดเล็กลง?
ทรานซิสเตอร์ใช้พื้นที่น้อยกว่าหลอดสุญญากาศแบบเก่า คุณสามารถ พอดีกับพวกมันนับพันล้านตัว บนชิป ช่วยให้คุณพกพาอุปกรณ์ทรงพลังไว้ในกระเป๋าได้
คุณสามารถพบทรานซิสเตอร์ในวัตถุต่างๆ ในชีวิตประจำวันได้หรือไม่?
ใช่แล้ว! คุณเห็น ทรานซิสเตอร์ในคอมพิวเตอร์โทรทัศน์ วิทยุ และแม้แต่ของเล่น สิ่งเหล่านี้ช่วยให้อุปกรณ์เหล่านี้ทำงานได้ดีขึ้นและใช้พลังงานน้อยลง
คุณจะรู้ได้อย่างไรว่าทรานซิสเตอร์ทำงาน?
คุณสามารถทดสอบทรานซิสเตอร์ได้ด้วยมัลติมิเตอร์ หากพบแรงดันไฟฟ้าที่ถูกต้องระหว่างขั้ว แสดงว่าทรานซิสเตอร์ของคุณทำงาน หากไม่เป็นเช่นนั้น คุณอาจต้องเปลี่ยนใหม่
ความแตกต่างระหว่าง BJT และ FET คืออะไร?
ประเภท | ควบคุมโดย | การใช้งานทั่วไป |
|---|---|---|
Bjt | ปัจจุบัน | เครื่องขยายเสียง |
FET | แรงดันไฟฟ้า | วงจรดิจิตอล |
เคล็ดลับ: คุณเลือก BJT สำหรับสัญญาณแรง คุณเลือก FET สำหรับการสลับที่รวดเร็ว
