ลักษณะของทรานซิสเตอร์คืออะไร

ทรานซิสเตอร์เป็นส่วนประกอบในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมและขยายการไหลของกระแสไฟฟ้าในอุปกรณ์และถือเป็นหนึ่งในสิ่งประดิษฐ์ที่สำคัญที่สุดในการพัฒนาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย ลักษณะสำคัญของทรานซิสเตอร์ที่มีผลต่อวิธีการทำงานของทรานซิสเตอร์นั้น ได้แก่ การรับโครงสร้างและขั้วของทรานซิสเตอร์รวมถึงวัสดุก่อสร้าง ลักษณะของทรานซิสเตอร์สามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างกว้างขวางตามวัตถุประสงค์ของทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์มีประโยชน์เพราะพวกเขาสามารถใช้ไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อยเป็นสัญญาณในการควบคุมการไหลของจำนวนที่มากขึ้น ความสามารถของทรานซิสเตอร์ในการทำสิ่งนี้เรียกว่าอัตราขยายของทรานซิสเตอร์ซึ่งวัดเป็นอัตราส่วนของเอาท์พุทที่ทรานซิสเตอร์สร้างให้กับอินพุตที่ต้องการในการสร้างเอาต์พุตนั้น เอาต์พุตยิ่งสัมพันธ์กับอินพุตมากเท่าใดก็ยิ่งได้รับมากขึ้นเท่านั้น อัตราส่วนนี้สามารถวัดได้ในแง่ของพลังงานไฟฟ้าแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสไฟฟ้า กำไรลดลงเมื่อความถี่ในการทำงานเพิ่มขึ้น

ลักษณะของทรานซิสเตอร์แตกต่างกันไปตามองค์ประกอบของทรานซิสเตอร์ วัสดุที่พบบ่อย ได้แก่ เซมิคอนดักเตอร์ซิลิคอน, เจอร์เมเนียมและแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) แกลเลียมอาร์ไซด์มักใช้สำหรับทรานซิสเตอร์ที่ทำงานที่ความถี่สูงเพราะการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนความเร็วที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านวัสดุเซมิคอนดักเตอร์นั้นสูงขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงขึ้นอย่างปลอดภัยในซิลิคอนหรือทรานซิสเตอร์เจอร์เมเนียม ซิลิคอนมีความสามารถในการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนต่ำกว่าวัสดุทรานซิสเตอร์อื่น ๆ แต่โดยทั่วไปจะใช้เพราะซิลิคอนมีราคาไม่แพงและสามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงกว่าเจอร์เมเนียม

หนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของทรานซิสเตอร์คือการออกแบบของทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์สองขั้วทางแยก (BJT) มีสามขั้วที่เรียกว่าฐานนักสะสมและตัวปล่อยพร้อมฐานที่อยู่ระหว่างตัวสะสมและตัวส่ง กระแสไฟฟ้าจำนวนเล็กน้อยย้ายจากฐานไปยังตัวปล่อยและการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยของแรงดันไฟฟ้าทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ใหญ่กว่ามากในกระแสไฟฟ้าระหว่างตัวปล่อยและชั้นสะสม BJT นั้นเรียกว่าไบโพลาร์เพราะพวกมันใช้อิเล็กตรอนที่มีประจุลบและหลุมอิเล็กตรอนที่มีประจุบวกเป็นประจุพาหะ

ในทรานซิสเตอร์ที่มีเอฟเฟกต์สนาม (FET) จะมีผู้ให้บริการชาร์จเพียงประเภทเดียวเท่านั้น FET ทุกคนมีเซมิคอนดักเตอร์สามชั้นเรียกว่าประตูท่อระบายน้ำและแหล่งที่มาซึ่งคล้ายกับฐาน BJTs ตัวสะสมและตัวปล่อยตามลำดับ FET ส่วนใหญ่ยังมีเทอร์มินัลตัวที่สี่ที่เรียกว่าร่างกายส่วนใหญ่ฐานหรือวัสดุพิมพ์ FET ใช้อิเล็กตรอนหรือหลุมอิเล็กตรอนเพื่อทำการประจุหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของชั้นสารกึ่งตัวนำที่แตกต่างกัน

เทอร์มินัลเซมิคอนดักเตอร์แต่ละตัวในทรานซิสเตอร์สามารถมีขั้วบวกหรือขั้วลบขึ้นอยู่กับว่าสารใดที่สารกึ่งตัวนำหลักของทรานซิสเตอร์ถูกเจือด้วย ในการเติม N-type จะมีการเพิ่มสิ่งเจือปนเล็ก ๆ ของสารหนูหรือฟอสฟอรัส อะตอมของสารเจือปนแต่ละตัวมีอิเล็กตรอน 5 ตัวในเปลือกนอก เปลือกนอกของอะตอมซิลิคอนแต่ละตัวมีอิเล็กตรอนเพียงสี่ตัวดังนั้นแต่ละอะตอมของสารหนูหรือฟอสฟอรัสจะให้อิเล็กตรอนส่วนเกินที่เคลื่อนที่ผ่านเซมิคอนดักเตอร์ทำให้ประจุลบ ในยาสลบชนิด P นั้นจะใช้แกลเลียมหรือโบรอนซึ่งทั้งคู่มีอิเล็กตรอนสามตัวในเปลือกนอกของมัน สิ่งนี้ทำให้อิเล็กตรอนตัวที่สี่ในเปลือกนอกของอะตอมซิลิคอนนั้นไม่มีพันธะใด ๆ ทำให้เกิดประจุบวกที่เรียกว่ารูอิเล็กตรอนซึ่งอิเล็กตรอนสามารถเคลื่อนที่ได้

ทรานซิสเตอร์ก็จำแนกตามขั้วของส่วนประกอบ ในทรานซิสเตอร์ NPN ขั้วกลาง - ฐานใน BJTs ประตูใน FET มีขั้วบวกในขณะที่สองชั้นไปยังด้านใดด้านหนึ่งของมันเป็นลบ ในทรานซิสเตอร์ PNP ตรงข้ามเป็นกรณี