ผมอยากได้ความรู้เกี่ยวกับทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ (TRANSISTOR) คือ สิ่งประดิษฐ์ทำจากสารกึ่งตัวนำมีสามขา (THREE LEADS) กระแสหรือแรงเคลื่อน เพียงเล็กน้อยที่ขาหนึ่งจะควบคุมกระแสที่มีปริมาณมากที่ไหลผ่านขาทั้งสองข้างได้ หมายความว่าทรานซิสเตอร์เป็นทั้งเครื่องขยาย (AMPLIFIER) และสวิทซ์ทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ชนิดสองรอยต่อเรียกด้ายตัวย่อว่า BJT (BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR) ทรานซิสเตอร์ (BJT) ถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลาย เช่น วงจรขยายในเครื่องรับวิทยุและเครี่องรับโทรทัศน์หรือนำไปใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่เป็นสวิทซ์ (Switching) เช่น เปิด-ปิด รีเลย์ (Relay) เพื่อควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าอื่น ๆ เป็นต้น
โครงสร้าง ของทรานซิสเตอร์
โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ประกอบด้วย สารกึ่งตัวนำ 2 ชนิด ประกบกัน 3 ชั้นวางสลับกันระหว่าง สาร P (P-type) และ สาร N (N-type) จากนั้นต่อขาออกมาใช้งานลักษณะการซ้อนกันนี้ ถูกนำมาแบ่งเป็นชนิดของทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN โครงสร้างของมันก็คือ สาร P ประกอบด้วยสาร N ทั้งสองข้าง ดังรูปที่2(ก) จากนั้นต่อขาจากสารกึ่งตัวนำทั้งสามชั้นออกใช้งาน ขาที่ต่อจากชั้นสารที่อยู่ตรงกลางเรียกว่า ขาเบส (B,Base) ส่วนขาริมทั้งสอง คือขาคอลเล็กเตอร์ (C,Collector) และขาอีมิตเตอร์ (E,Emitter)
ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP โครงสร้างประกอบด้วย สาร N ประกบด้วยสาร P ขาที่ต่อออกจากชั้นสารที่อยู่ตรงกลางเรียกว่า ขาเบส (B) สองขาที่เหลือคือ ขาคอลเล็กเตอร์ (C) และขาอีมิตเตอร์ (E) ดังรูปที่ 2 ข

โครงสร้างของทรานซิสเตอร์
ถึงแม้สารที่ถูกต่อขาเป็นขา C และ E เป็นชนิดเดียวกันก็ตาม แต่ที่จริงแล้วคุณสมบัติทางไฟฟ้าของมันต่างกัน เพราะฉะนั้นจึงจำเป็น อย่างยิ่งในเวลาประกอบทรานซิสเตอร์ลงในโครงงานต้องดูตำแหน่งขาให้ถูกต้อง ถ้าคุณประกอบผิดก็อาจทำให้วงจรที่คุณสร้างเสียหายได้
ความแตกต่างของ 2 ชนิด
ทรานซิสเตอร์มีสองชนิดเป็นการแบ่งทางโครงสร้างของมัน ทีนี้เราก็จะมาดูกันว่าทรานซิสเตอร์ ทั้งสองชนิดนี้มันเหมือนหรือแตกต่างกันอย่างไร ด้วยโครงสร้างที่แตกต่างกันนี้ พอจะเปรียบเทียบได้กับไดโอดสองตัวต่อกัน ซึ่งทำให้เราเข้าใจโครงการสร้างของมันดีขึ้น
ในรูปที่ 3 ได้แสดงทิศทางของกระแสที่ไหลเข้าออกจากตัวทรานซิสเตอร์ สังเกตได้ว่า กระแสไหลจากทิศทางของหัวลูกศรของทรานซิสเตอร์ (กระแสในที่นี้หมายถึง กระแสนิยมที่ไหลจากขั้วบวกไปขั้วลบ) ทรานซิสเตอร์ทั้งสองชนิดมีทิศทางการไหลของ กระแสกลับกัน จากรูปกล่าวได้ว่า กระแสที่ไหลผ่านขา E จะมีค่าเท่ากับกระแสที่ขา C รวมกับที่ขา B เป็นกระแสที่ไหลผ่านทรานซิสเตอร์ แต่กระแสที่ขา C เท่ากับกระแสที่ขา B คูณด้วยอัตราขยายของทรานซิสเตอร์ (hFE) ดังสมการในรูปที่ 3 เพราะฉะนั้นกระแสที่ไหลผ่านทรานซิสเตอร์ จึงถูกควบคุมโดยกระแสที่ไหลผ่านขา B นั่นเอง

อธิบายทิศทางการไหลของกระแสในทรานซิสเตอร์ทั้งสองชนิด
ประเทศญี่ปุ่นผู้ผลิตชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์รายใหญ่ของโลก ใช้รหัสบอกชนิดของทรานซิสเตอร์ โดยดูจากเบอร์ทรานซิสเตอร์จาก ตัวอักษรที่ตามหลัง 2S... เช่น 2SC1815 เป็นทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ใช้ในย่านความถี่สูง นอกจากอักษร C แล้วยังมีอักษรตัวอื่น อีกด้วยดังนี้
A : PNP ใช้ในย่านความถี่สูง
B : PNP ใช้ในย่านความถี่ต่ำ
C : NPN ใช้ในย่านความถี่สูง
D : NPN ใช้ในย่านความถี่ต่ำ
ถ้าเป็นทรานซิสเตอร์ของผู้ผลิตในอเมริกา เบอร์ของทรานซิสเตอร์จะขึ้นต้นด้วย 2N และตามด้วยหมายเลข (หมายเลข 2 ที่นำหน้าเบอร์ หมายถึง 2 รอยต่อ)
ทรานซิสเตอร์ถูกนำไปใช้ในวงจรต่างๆ อย่างมากมาย ด้วยหลักการให้กระแสที่ขา B เป็นตัวควบคุมกระแสที่ไหลผ่านทางขา C และ E ที่เห็นและคุ้นเคยกันมากที่สุดอย่างหนึ่งคือ วงจรขยายเสียง และส่วนใหญ่โครงงานในวารสารอิเล็กทรอนิกส์สมัครเล่น ก็ใช้ทรานซิสเตอร์ เพราะฉะนั้นควรจะทำความเข้าใจเรื่องราวเกี่ยวกับตัวมันให้ดี
ในบางวงจรอาจเห็นว่าทรานซิสเตอร์ ถูกเปรียบเทียบกับสวิตช์หรืออาจจะเป็นตัวขยาย เป็นเพราะเราสามารถจัดไบแอส * ให้มันทำงานเหมือนกับเลือกว่าให้มันเป็นสวิตช์หรือตัวขยายก็ได้
* การไบแอส : การทำให้สิ่งประดิษฐ์อิเล็กทรอนิกส์อยู่ในสภาพที่พร้อมจะทำงานได้ พูดง่ายๆ ก็คือ การป้อนแรงดันให้กับขาต่างๆ ของอุปกรณ์จนมีช่วงทำงานที่เหมาะสม

รูปลักษณ์
รูปร่างหน้าตาของทรานซิสเตอร์แสดงดังรูปที่ 3 พวกทรานซิสเตอร์กำลังหรือ ทรานซิสเตอร์ที่ทนกำลังได้สูงๆ (สังเกตได้จากตัวถัง ที่เป็นโลหะ) พวกนี้จะต้องมีการระบายความร้อนที่ดี เพราะพวกทรานซิสเตอร์ เป็นอุปกรณ์ที่ไวต่ออุณหภูมิที่ตัวมันสูงเกินที่กำหนด ทรานซิสเตอร์ประเภทนี้จึงจำเป็นจะต้องติดแผ่นระบายความร้อน (heat sink) เสมอ เมื่อใช้งาน เช่น ทรานซิสเตอร์ในภาคสุดท้ายของเครื่องขยายเสียง จำเป็นจะตัองติดแผ่นระบายความร้อน

แสดงรูปร่างของทรานซิสเตอร์กับตำแหน่งขา
ทรานซิสเตอร์มีรูปร่างหน้าตาแตกต่างกัน แล้วเราจะรู้ได้อย่างไรว่าขาไหนเป็นขา B , C และ E โดยทั่วไปผู้ผลิตอาจจะไม่เขียน หรือพิมพ์ติดไว้บนตัวทรานซิสเตอร์ แต่อาจจะมีรหัสหรือสัญลักษณ์ให้เป็นที่สังเกต หรือไม่ก็เป็นเปิดดูตำแหน่งจากได้จากคู่มือของตัวมัน แต่ควรจะตรวจสอบอีกทีด้วยการวัดด้วยโอห์มมิเตอร์
ในการประกอบโครงงานที่ใช้ทรานซิสเตอร์นั้น คุณควรจะตรวจสอบดูขาของทรานซิสเตอร์ให้ถูกต้องเสียก่อน จึงลงมือประกอบ และข้อควรระวังอีกประการหนึ่งคือ การบัดกรีความร้อนจากปลายหัวแร้ง อาจทำให้ทรานซิสเตอร์เสียได้ เพราะฉะนั้นจึงไม่ควรบัดกรีทรานซิสเตอร์แช่ไว้นานๆ จนทำให้มันร้อน
เรื่องทรานซิสเตอร์ก็จบลงด้วยประการฉะนี้แหละครับ ถ้าสนใจรายละเอียดเพิ่มเติม ก็หาอ่านได้ในหนังสือเกี่ยวกับอิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป.

การทดสอบเพื่อหาตำแหน่งขาทรานซิสเตอร์
ในการพิสูจน์หาตำแหน่งของทรานซิสเตอร์ โดยการสังเกตดูว่า ขาใดอยู่ใกล้กับขอบเดือยเป็นขา E ขาที่อยู่ตรงข้ามเป็นขา C ส่วนตำแหน่งกลางคือขา B
การทดสอบหาชนิดของทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP

1. เลือกขาตำแหน่งกลาง แล้วสมมุติให้เป็นขาเบส จากนั้นนำสายวัด(--) ของโอห์มมิเตอร์มาแตะที่ขาเบส ส่วนสายวัด ( + ) ให้นำมาแตะกับสองขาที่เหลือ
2. ถ้าความต้านทานที่อ่านได้จากการแตะขาทั้งสองมีค่าต่ำ สรุปได้ทันทีว่า ขาที่ตำแหน่งกลางเป็นขาเบส และทรานซิสเตอร์ที่ทำการวัดนี้เป็นชนิด PNP
3. สำหรับขาอิมิตเตอร์ คือ ขาที่อยู่ใกล้ตำแหน่งเดือย และขาที่เหลือคือขาคอลเลคเตอร์นั่นเอง
4. ถ้าความต้านทานที่อ่านได้มีค่าสูงให้สลับสายวัด
5. ถ้าความต้านทานที่อ่านได้จากการแตะขาทั้งสองมีค่าต่ำ สรุปได้ทันที ขาตำแหน่งกลางคือขาเบส และเป็นทรานซิสเตอร์ชนิด NPN
6. ถ้าหากว่าความต้านทานต่ำไม่ปรากฏในทั้งสองกรณี ให้เปลี่ยนเลือกขาอื่นเป็นขาเบส แล้วทำตามขั้นตอนเดิม