เราอธิบายว่าทรานซิสเตอร์คืออะไร ที่มา และวิธีการทำงาน นอกจากนี้ ประเภทของทรานซิสเตอร์และวงจรรวม
ทรานซิสเตอร์คืออะไร?
เรียกว่าทรานซิสเตอร์ (จากภาษาอังกฤษ:ทรานส์เฟอร์เรsystor, "ตัวต้านทานการถ่ายโอน") ไปยังประเภทของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งสามารถปรับเปลี่ยนสัญญาณเอาท์พุตไฟฟ้าเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณอินพุต ซึ่งทำหน้าที่เป็นแอมพลิฟายเออร์ สวิตช์ ออสซิลเลเตอร์ หรือวงจรเรียงกระแสของสิ่งนั้น
เป็นอุปกรณ์ประเภทหนึ่งที่ใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์หลายชนิด เช่น นาฬิกา, โคมไฟ, เอกซเรย์, โทรศัพท์มือถือ, วิทยุ, โทรทัศน์ และเหนือสิ่งอื่นใด เป็นส่วนประกอบของวงจรรวม (ชิปหรือไมโครชิป)
ทรานซิสเตอร์มีต้นกำเนิดที่ต้องการควบคุมการไหลของ กระแสไฟฟ้า ในการใช้งานต่าง ๆ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวิวัฒนาการของสาขา อิเล็กทรอนิกส์. บรรพบุรุษโดยตรงของมันคือเครื่องมือที่ Julius Edgar Lilienfeld ประดิษฐ์ขึ้นในแคนาดาในปี 1925 แต่มันจะใช้งานได้จนถึงกลางศตวรรษนี้โดยใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ (แทนที่จะเป็นหลอดสุญญากาศ)
ความสำเร็จครั้งแรกในเรื่องนี้คือการขยายกำลังของสัญญาณไฟฟ้าโดยการนำสัญญาณผ่านเสาทองคำสองอันที่ใช้กับผลึกเจอร์เมเนียม
ชื่อทรานซิสเตอร์ถูกเสนอโดยวิศวกรชาวอเมริกัน John R. Pierce จากรุ่นแรกที่ออกแบบโดย Bell Laboratories ทรานซิสเตอร์แบบสัมผัสตัวแรกปรากฏในเยอรมนีในปี พ.ศ. 2491 ในขณะที่ทรานซิสเตอร์ความถี่สูงตัวแรกถูกประดิษฐ์ขึ้นในปี พ.ศ. 2496 ในสหรัฐอเมริกา
นี่เป็นก้าวแรกสู่การระเบิดทางอิเล็กทรอนิกส์ในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 ซึ่งทำให้การพัฒนาของ คอมพิวเตอร์.
วัสดุเช่นเจอร์เมเนียม (Ge) ซิลิกอน (Si) แกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) หรือโลหะผสมของซิลิกอนและเจอร์เมเนียมหรือซิลิกอนและอลูมิเนียมถูกนำมาใช้ในการสร้างทรานซิสเตอร์ในปัจจุบัน ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ อุปกรณ์จะสามารถทนต่อแรงดันไฟฟ้าและ a . ได้ในระดับหนึ่ง อุณหภูมิ ความต้านทานความร้อนสูงสุด
ทรานซิสเตอร์ทำงานอย่างไร?
ทรานซิสเตอร์ทำงานโดยใช้กระแสไฟ ทำงานเป็นเครื่องขยายสัญญาณ (รับสัญญาณอ่อนและสร้างสัญญาณที่แรง) หรือเป็นสวิตช์ (รับสัญญาณและตัดการเชื่อมต่อ) ในลักษณะเดียวกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งสามตำแหน่งที่ทรานซิสเตอร์ครอบครองในช่วงเวลาหนึ่งและซึ่ง ได้แก่ :
- ในการใช้งาน ระดับกระแสผันแปร (กระแสมากหรือน้อย) ได้รับอนุญาตให้ผ่าน
- ส่วน ไม่ให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
- ในความอิ่มตัว ช่วยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ทั้งหมด (กระแสไฟสูงสุด)
ในแง่นี้ ทรานซิสเตอร์ทำงานเหมือนก๊อกปิดเปิดในท่อ: ถ้ามันเปิดจนสุด มันจะช่วยให้การไหลของ น้ำถ้าปิดไว้จะไม่ปล่อยให้อะไรผ่านไป และในตำแหน่งตรงกลางก็ปล่อยให้น้ำผ่านได้ไม่มากก็น้อย
ตอนนี้ ทรานซิสเตอร์ทุกตัวประกอบด้วยสามองค์ประกอบ ได้แก่ เบส คอลเลคเตอร์ และอีซีแอล อย่างแรกคือตัวกลางระหว่างอีซีแอล (ที่กระแสไหลเข้า) และตัวสะสม (ที่กระแสไหลออก) และในทางกลับกัน มันถูกกระตุ้นด้วยกระแสไฟฟ้าที่ต่ำกว่า ซึ่งแตกต่างจากที่ทรานซิสเตอร์มอดูเลต
ด้วยวิธีนี้ หากฐานไม่ได้รับกระแสไฟ ทรานซิสเตอร์จะอยู่ในตำแหน่งคัทออฟ หากได้รับกระแสกลางฐานจะเปิดกระแสตามจำนวนที่กำหนด และหากฐานได้รับกระแสไฟเพียงพอ เขื่อนก็จะเปิดเต็มที่และกระแสมอดูเลตเต็มจะไหลผ่าน
ดังนั้นจึงเข้าใจได้ว่าทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นวิธีควบคุมปริมาณของ ไฟฟ้า ที่เกิดขึ้นในช่วงเวลาหนึ่งจึงทำให้เกิดการสร้างความสัมพันธ์เชิงตรรกะของการเชื่อมต่อโครงข่าย
ประเภทของทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์มีหลายประเภท:
- ทรานซิสเตอร์แบบสัมผัสจุด เรียกอีกอย่างว่า "คอนแทคทิป" เป็นทรานซิสเตอร์ประเภทที่เก่าแก่ที่สุดและทำงานบนฐานของเจอร์เมเนียม เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ปฏิวัติวงการ แม้ว่าจะผลิตได้ยาก เปราะบาง และมีเสียงดัง ทุกวันนี้ก็เลิกใช้แล้ว
- ทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยก ผลิตขึ้นจากคริสตัลของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งปนเปื้อนด้วยวิธีการคัดเลือกและควบคุมด้วย อะตอม ของสารหนูหรือฟอสฟอรัส (ผู้บริจาคของ อิเล็กตรอน) จึงสร้างบริเวณฐาน ตัวปล่อย และตัวรวบรวม
- ทรานซิสเตอร์สนามผล ในกรณีนี้ แถบซิลิกอนหรือสารกึ่งตัวนำอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกันถูกใช้ซึ่งมีการสร้างขั้วต่อโอห์มมิกซึ่งทำงานด้วยแรงดันบวก
- โฟโต้ทรานซิสเตอร์ พวกมันถูกเรียกในลักษณะนี้กับทรานซิสเตอร์ที่มีความอ่อนไหวต่อ แสงสว่างในสเปกตรัมใกล้เคียงกับที่มองเห็นได้ เพื่อให้สามารถทำงานได้โดยใช้คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในระยะไกล
วงจรรวม
วงจรรวมเป็นที่รู้จักกันดีกว่าในชื่อชิปหรือไมโครชิป และเป็นโครงสร้างขนาดเล็กของซิลิกอนหรือเซมิคอนดักเตอร์อื่นๆ ในการห่อหุ้ม พลาสติก เซรามิค ซึ่งเรามักพบในแผงอิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์ต่างๆ (คอมพิวเตอร์ เครื่องคิดเลข โทรทัศน์ ฯลฯ)
วงจรเหล่านี้ประกอบด้วยทรานซิสเตอร์และตัวต้านทานขนาดเล็กจำนวนมากที่วางอยู่บนแผ่นงาน เพื่อทำหน้าที่จัดการสัญญาณไฟฟ้าอย่างมีประสิทธิภาพ เช่น เครื่องขยายเสียง.