Transistor

รหส 2105-2005 วชา อปกรณอเลกทรอนกสและวงจร สาขางาน อเลกทรอนกส

หลกสตรประกาศนยบตรวชาชพ..พทธศกราช 2556 ประเภทวชา อตสาหกรรม

หนวยท 5 ชอเร อง/งาน ทรานซสเตอร เวลา 5 ช วโมง สปดาหท 5

หวขอเรอง/งาน1. โครงสรางและสญลกษณของทรานซสเตอร2. คณสมบตการท างานของทรานซสเตอร3. วดทดสอบทรานซสเตอร4. วงจรคอมมอนทรานซสเตอร5. การไบอสทรานซสเตอร

สาระส าคญทรานซสเตอรชนดสองรอยตอถกคนพบครงแรกโดยคณะท างานของหองปฏบตการของบรษท เบลเทเลโฟน (Bell Laboratories) ในป ค.ศ.1947 นบไดวาเปนการปลกโลกของววฒนาการการสรางอปกรณสารกงตวน า ทรานซสเตอรชนดสองรอยตอเรยกดวยตวยอวา BJT (Bipolar Junction Transistor) ทรานซสเตอร (BJT) ถกน าไปใชงานอยางแพรหลาย เชน วงจรขยายในเครองรบวทยและเครองรบโทรทศน หรอน าไปใชในวงจรอเลกทรอนกส

ทท าหนาทเปนสวตซ(Switching) เชน เปด-ปดรเลย(Relay) เพอควบคมอปกรณไฟฟาอนๆ เปนตนคณสมบตของทรานซสเตอรคอเอากระแสสวนนอยควบคมการไหลของกระแสสวนมากดงนนในการน าทรานซสเตอรไปใชงานจ าเปนตองศกษาท าความเขาใจเกยวกบคณสมบตพนฐานของทรานซสเตอรไมวาจะเปนโครงสราง สญลกษณ และคณสมบตการท างานของทรานซสเตอร



จดประสงคการเรยนร

เมอผเรยนเรยนจบในหนวยแลวผเรยนสามารถ1. บอกโครงสรางและสญลกษณของทรานซสเตอรได 2. อธบายคณสมบตการท างานของทรานซสเตอรได 3. วดทดสอบทรานซสเตอรได 4. อธบายคณสมบตวงจรคอมมอนทรานซสเตอรได 5. อธบายการไบอสทรานซสเตอรได 6. นกเรยนมความสนใจใฝร และปฏบตงานดวยความประณต



5.1 โครงสรางและสญลกษณของทรานซสเตอร

ทรานซสเตอรชนดสองรอยตอหรอ BJT น ประกอบไปดวยสารกงตวน าชนดพและเอนตอกน โดยการเตมสารเจอปน (Doping) จ านวน 3 ชน ท าใหเกดรอยตอ(Junction) ขนจ านวน 2 รอยตอ ถาเราจะแบงชนดทรานซสเตอรตามโครงสรางเราสามารถแบงได 2 ชนด คอ ชนดทมสารชนดเอน 2 ชน หรอเรยกวา ชนด NPN และชนดทมสารชนดพ 2 ชนเรยกวา ชนด PNP โครงสรางของทรานซสเตอรชนด NPN แสดงในรปท 5.1 (ก) และชนด PNP แสดงในรปท5.1 (ข)

รปท 5.1โครงสรางและสญลกษณของทรานซสเตอร



จากรปท 5.1 โครงสรางและสญลกษณของทรานซสเตอร จากโครงสรางของทรานซสเตอรท าใหทรานซสเตอรมขาใชงาน 3 ขาดงนคอ 1.ขาอมตเตอร (Emitter : E) 2.ขาเบส(Base : B) 3. ขาคอลเลกเตอร (Collector : C) โดยแตละชนของสารกงตวน าจะมปรมาณหรอขนาดของสารไมเทากน โดยชนสารของขาอมตเตอรจะมขนาดกวาง ขาเบสจะมขนาดของชนแคบ และขาคอลเลคเตอรจะแคบแตจะมชนสารโดปทใหญ ดงรปท 5.2 ภาพตดขวางเพาเวอรทรานซสเตอร

รปท 5.2 ภาพตดขวางเพาเวอรทรานซสเตอร



5.2 คณสมบตการท างานของทรานซสเตอร

เนองจากทรานซสเตอรมขาใชงาน 3 ขา การจดวงจรจายไฟใหกบทรานซสเตอรท างาน หรอทเราเรยกวาการไบอส (Bias) นนมความจ าเปนจะตองจดวงจรไบอสใหถกตองเพอให ทรานซสเตอรท างานอยางมประสทธภาพ และเสถยรภาพ การจดวงจรจายไฟใหกบทรานซสเตอรท างานนนมหลกการจายดงน

5.2.1 ขา E และขา B ของทรานซสเตอรตองไดรบการจายไบอสตรง (Forward Bias) เสมอ ดงรปท 5.3 การจายไบอสตรงใหกบขาอมตเตอร เทยบกบขาเบส

รปท 5.3การจายไบอสตรงใหกบขาอมตเตอร เทยบกบขาเบส



5.2.2 ขา C ของทรานซสเตอรตองไดรบการจายไบอสกลบ (Reverse Bias) เสมอ ดงรปท 5.4การจายไบอสกลบใหกบขาคอลเลคเตอร

ข . การจายไบอสกลบใหกบขาคอลเลคเตอรชนด PNPก . การจายไบอสกลบใหกบขาคอลเลคเตอรชนด NPN

รปท 5.4 การจายไบอสกลบใหกบขาคอลเลคเตอร



จากการจดวงจรการใหไบอสทรานซสเตอรตามรปท 5.3และ 5.4 ทละสวน เมอน ามาจดวงจรรวมกนทงสองสวนจะไดลกษณะการจดวงจรไบอสทรานซสเตอรไดดงรปท 5.5 ลกษณะการจดวงจรไบอสใหกบทรานซสเตอร ชนด NPN และ รปท 5.6 ลกษณะการจดวงจรไบอสใหกบทรานซสเตอร ชนด PNP

รปท 5.5 ลกษณะการจดวงจรไบอสใหกบทรานซสเตอร ชนด NPN



รปท 5.6 ลกษณะการจดวงจรไบอสใหกบทรานซสเตอร ชนด PNP

นอกจากการใหไบอสทถกตองแกทรานซสเตอรแลว การควบคมการไหลของกระแสในตวทรานซสเตอรกเปนสงส าคญ เพราะทรานซสเตอรเมอมกระแสไหลผานตวมนอาจท าให ทรานซสเตอรเกดความรอน สงผลใหคาความตานทานภายในตวทรานซสเตอรลดลง ท าให กระแสไหลผานตวมนเพมมากขน อาจจะสงผลใหทรานซสเตอรเสยหายได



5.2.3 ทศทางการไหลของกระแสในทรานซสเตอรชนด PNP จากรปท 5.7 ทศทางการไหลของกระแสในทรานซสเตอรชนด PNP เปนการไหลของกระแสโฮล (Hold Current) เพราะทรานซสเตอรเปนชนด PNP ซงมจ านวนโฮล (+) มากกวาจ านวนอเลกตรอน(-) เมอขาคอลเลคเตอร (ขา C) ไดรบไบอสกลบท าใหทรานซสเตอรทขาคอลเลคเตอร ไดรบศกดไฟเปนลบสง ท าใหโฮลซงปนประจบวกวงเขาหาประจลบเปนจ านวนมากจงแทนทศทางการไหลของกระแสโฮลดวยลกศรใหญในตวทรานซสเตอร

รปท 5.7 ทศทางการไหลของกระแสในทรานซสเตอรชนด PNP



5.2.4 ทศทางการไหลของกระแสในทรานซสเตอรชนด NPN จากรปท 5.8 ทศทางการไหลของกระแสในทรานซสเตอรชนด NPN เปนการไหลของกระแสอเลกตรอน (Electron Current) เพราะทรานซสเตอรเปนชนด NPN ท าใหมจ านวนอเลกตรอน (-) มากกวาจ านวนโฮล(+) เมอขาคอลเลคเตอร (ขา C) ไดรบไบอสกลบท าใหทรานซสเตอรทขาคอลเลคเตอร ไดรบศกดไฟเปนบวกสง ท าใหอเลกตรอนซงเปนประจลบวงเขาหาประจบวกเปนจ านวนมากจงแทนทศทางการไหลของกระแสอเลกตรอนดวยลกศรใหญในตวทรานซสเตอร

รปท 5.8 ทศทางการไหลของกระแสในทรานซสเตอรชนด NPN



จากทศทางการไหลของกระแสในตวทรานซสเตอรทงกระแสโฮล และกระแสอเลกตรอนโดยทศทางของกระแสโฮลไหลจากขวบวกของแหลงจาย VBB ไหลผานตวทรานซสเตอรไปยงขวลบของแหลงจาย VCC ซงจะสวนทางกบกระแสอเลกตรอนทว งจากขวลบของแหลงจาย VBB ไหลผานตวทรานซสเตอรไปยงขวบวกของแหลงจาย VCC ถงแมกระแสทงสองจะวงสวนทางกนแตถอวากระแสทไหลผานตวทรานซสเตอรทงสองชนดมกระแสเทากน ทรานซสเตอรเมอท างานจะมกระแสทไหลผานอย 3 คาคอ

1) กระแสเบส (Base Current : IB ) มคาประมาณ 2 ถง 5 % ของกระแสทงหมด

2) กระแสคอลเลคเตอร (Collector Current : IC ) มคาประมาณ 95 ถง 98 % ของกระแสทงหมด

3) กระแสอมตเตอร (Emitter Current : IE ) มคาประมาณ 100 % ของกระแสทงหมดคากระแสทง 3 คาทไหลผานตวทรานซสเตอร มความสมพนธกนสามารถเขยนเปนสมการไดดงน

เมอ IE = 100 % IC = 98 %

และ IB = 2 %

IE = IC + IB

IB = IE - IC

IC = IE - IB



5.3 การวดทดสอบทรานซสเตอร

การวดดวยมเตอรแบบเขม หลกการวดเหมอนไดโอด คอ วดการน ากระแสของ ไดโอดแตละตว เนองจากทรายซสเตอรม 2 ประเภท คอ NPN ,PNP ตามตวอยางเปนแบบ NPN

5.31.การหาขา B และ ชนด ทรานซสเตอร5.3.1.1 เรมจากการตงยานการวดท x105.3.1.2 น าสายมเตอรจบขาใดขาหนงของทรานซสเตอร ไว 5.3.1.3 สายมเตอรอกเสน จบวดสองขาทเหลอ ทละขา พรอมกบสงเกตคาความ

ตานทาน ทวดไดวา ต าหรอสง เราพอประมาณคาความตานทาน เสมอนเราวดไดโอดทดวา ประมาณเทาไรได เราสนใจความตานทานต า 2 ครง หากไมไดลองเปลยน จบขาอนๆทเหลอ

5.3.1.4 ถา สายวดสแดงจบขา 1 และสายวดสด าจบ ขา 2,3 ม ความตานทานต าแสดงวา ขา1 เปนขา B ขา 2,3 เปน C หรอ E (ตองหาอกครง) และทรานซสเตอร เปนชนด PNP

5.3.1.5 ถา สายวดสด าจบท ขา 1 และ สายแดง จบทขา 2,3 มความตานทานต า แสดงวา ขา 1 เปนขา B ขา 2,3 เปน C หรอ E (ตองหาอครงหนง) และทรานซสเตอรเปนชนด PNP การหาขา C และ E ทเหลอหลงจากเรารขา B และ ชนดทรานซสเตอรแลว



5.3.2.การหาขา E และ ขา C ของทรานซสเตอร5.3.2.1 ใชสายวดสด าจบทขา 2 สแดง จบทขา 3 และจบขา B Short กบสายส

ด าทจบขา2 หรอใชปากคบกได สงเกตความตานทานเปลยนเปน ลดลงเปนความตานทานต าหรอไม ถา ความตานทาน สงเหมอนเดม ขาทสายสด าจบอย ขา 2 เปนขา E สวนขา 3 ทเหลอเปน ขา C ใหกลบสายมเตอร ใหมแลวท าซ า ถา ความตานทาน ต า แสดงวาขา 2 ทสด าจบอยเปนขา C ขาทเหลอเปนขา E

5.3.2.2 หากการวดไมเปนตามทกลาวมา อาจเปนไปไดวาโครงสรางทรานซสเตอร เปนแบบพเศษ เชน ม R ครอม C-E หรอ ครอม BC หรอเปนทรานซสเตอรแบบ Darlington ตองด datasheet ประกอบดวย หรอ อาจเปนอปกรณอนทไมใช

ทรานซสเตอร ใหดวงจรหรอ datasheet ประกอบ5.3.2.3การทรก ขา B ดวยไฟ DC ส าหรบทรานซสเตอรขนาดเลก ตงมเตอรท

X10 ถาตง X1 ท าใหทรานซสเตอรเสยได หรอ power transistor ควรตงท X1 หากตง X10 ทรานซสเตอรไมท างาน และวดไมไดผล ทแนนอน



5.3.3 การวดหาขาทรานซสเตอรทตวถงเปนโลหะขาทเชอมตอกบตวถงเปนขา C นนคอตงมเตอรท X10 น าสายวดบวกหรอลบกไดจบตวถงทเปนโลหะและน าสายทเหลอไปจบขาทรานซสเตอรขาไหนจบแลวคาความตานทานขน 0 โอหมแสดงวาเปนขาเดยวกบตวถง ขานนเปนขา C ขาทเหลอเปนขา B กบ E

รปท 5.9 ทรานซสเตอรตวถงโลหะ



5.4 วงจรคอมมอนทรานซสเตอร

เนองจากทรานซสเตอรมขาใชงาน 3 ขาดงนนในการจดวงจรใชงานจะตองมขาใดขาหนงเปนขารวม (Common) ระหวางอนพตกบเอาตพต ซงในการจดวงจรขารวม หรอคอมมอนของทรานซสเตอร สามารถแบงได 3แบบ คอ

5.4.1 วงจรเบสรวม หรอคอมมอนเบส (Common Base : CB)วงจรเบสรวม หรอคอมมอนเบส เปนวงจรทใชขา เบส หรอขา B เปนขารวมระหวางอนพตกบเอาตพต ดงรปท5.10 วงจรคอมมอนเบสเบองตน

ก.วงจรคอมมอนเบสชนด NPN



ข.วงจรคอมมอนเบสชนด PNP

รปท 5.10 วงจรคอมมอนเบส

จากวงจรคอมมอนเบส จะเหนวาสญญาณเขาทางขาอมตเตอร (E) และสญญาณจะถกสงออกทางขาคอลเลคเตอร (C) ซงเปนขาเอาตพตคณสมบตของวงจรคอมมอนเบส สามารถสรปไดดงน



1. อมพแดนซทางดานอนพต ( Zi : In put Impedance ) หรอคาความตานทานทางดานอนพตของวงจรต ามาก เนองจากขา E ไดรบการไบอสตรงเมอเทยบกบขา B ผลท าให กระแส IE ไหลไดมาก ซงแสดงวาคาความตานทานทางดานอนพต (Zi) มคาต ามาก

2. อมพแดนซทางดานเอาตพต ( Zo : Output Impedance ) หรอคาความตานทานทางดานเอาตพตของวงจรมคาสงมาก เนองจากขา C ไดรบการไบอสกลบเมอเทยบกบขา B ผลท าใหกระแส IC ไหลไดนอย ซงแสดงวาคาความตานทานทางดานอนพต (Zo) มคาสงมาก

3. เฟส (Phase) ของสญญาณอนพต และเอาตพตจะเหมอนกนนนคอถาสญญาณปอนเขามาทางอนพตเปนบวก สญญาณทออกทางเอาตพตกจะเปนบวกเชนกนเรารยกวาสญญาณอนเฟสกน (In phase)



4. อตราขยายทางดานกระแส (Current Gain : ) ซงเขยนแทนดวยอกษรกรก คอ ตวอลฟา ( ) ซงในวงจรคอมมอนเบสเราสามารถหาอตราการขยายทางกระแสไดจากกระแสทางดานเอาตพต (Io) ตอกระแสทางดานอนพต (Ii)

สมการท 5.1

ในวงจรคอมมอนเบส คากระแส IE = 1 หรอ 100 % สวนกระแส IC = 0.95 ถง 0.98 หรอ 95 ถง 98 % ดงนนในวงจรคอมมอนเบสจะเหนไดวาอตราขยายทางดานกระแสมคาไมเกน 1เทา



5. อตราการขยายแรงดน (Voltage Gain: VG) หรอบางครงอาจจะใชค าวาโวลทเตจ แอมปลไฟเออร (Voltage Amplifier: AV) คอเปนคาอตราสวนระหวางแรงดนทางดานเอาตพต (VO) ตอแรงดนอนพต (Vi)


6. อตราขยายทางดานก าลง (Power Gain: PG) เปนอตราการขยายทเกดจากผลคณระหวางอตราการขยายกระแส( ) กบอตราขยายทางดานแรงดน(AV)


7. วงจรคอมมอนเบสมกจะถกน าไปใชงานเกยวกบ วงจรขยายแรงดน (Voltage Amplifier) วงจรก าเนดความถ หรอวงจรออสซเลเตอร (Oscillator) และวงจรแมตชช ง (Matching)



5.4.2 วงจรคอลเลคเตอรรวม หรอคอมมอนคอลเลคเตอร (Common Collector: CC)วงจรคอมมอนคอลเลคเตอร หรอเรยกอกอยางหนงวาวงจรอมตเตอรตาม (Emitter Follower) เปนวงจรทใชขา C เปนขารวมระหวางอนพต กบเอาตพต ดงรปท 5.11 วงจรคอมมอนคอนเลคเตอรเบองตน

ก.วงจรคอมมอนคอลเลคเตอรชนด NPN

ข.วงจรคอมมอนคอลเลคเตอรชนด PNP

รปท 5.11 วงจรคอมมอนคอลเลคเตอรเบองตน



จากรปวงจรคอมมอนคอลเลคเตอรจะเหนวาสญญาณอนพตถกปอนเขามาทางขา B และเอาตพตออกทางขา E ซงสามารถสรปคณสมบตของวงจรคอมมอนคอลเลคเตอรไดดงน

1. อมพแดนซทางดานอนพต ( Zi : In put Impedance ) หรอคาความตานทานทางดานอนพตของวงจรสงมาก เนองจากขา B ไดรบการไบอสกลบเมอเทยบกบขา C

2. อมพแดนซทางดานเอาตพต ( Zo : Output Impedance ) หรอคาความตานทานทางดานเอาตพตของวงจรมคาต า เนองจากขา E ไดรบการไบอสตรงเมอเทยบกบขา C ผลท าใหกระแส IE ไหลไดมาก ซงแสดงวาคาความตานทานทางดานอนพต (Zo) มคาต า

3. เฟส (Phase) ของสญญาณอนพต และเอาตพตจะเหมอนกนนนคอถาสญญาณปอนเขามาทางอนพตเปนบวก สญญาณทออกทางเอาตพตกจะเปนบวก เชนกนเรารยกวาสญญาณอนเฟสกน (In phase)



4. อตราขยายทางดานกระแส (Current Gain : ) ซงเขยนแทนดวยอกษรกรก คอตวแกรมมา (Gramma : ) ซงในวงจรคอมมอนเบสเราสามารถหาอตราการขยายทางกระแสไดจากกระแสทางดานเอาตพต (IO) ตอกระแสทางดานอนพต (Ii)




5. อตราการขยายแรงดน (Voltage Gain: VG) หรอบางครงอาจจะใชค าวาโวลทเตจ แอมปลไฟเออร (Voltage Amplifier : AV) คอเปนคาอตราสวนระหวางแรงดนทางดานเอาตพต (VO) ตอแรงดนอนพต (Vi)


6. อตราขยายทางดานก าลง (Power Gain : PG) เปนอตราการขยายทเกดจากผลคณระหวางอตราการขยายกระแส กบอตราขยายทางดานแรงดน(AV)


7. วงจรคอมมอนคอลเลคเตอรมกจะถกน าไปใชงานเกยวกบ วงจรบฟเฟอร(Buffer Circuit) และวงจรแมตชช ง(Matching)



5.4.3 วงจรอมตเตอรรวม หรอคอมมอนอมตเตอร (Common Emitter : CE)วงจรคอมมอนอมตเตอร เปนวงจรทใชขาอมตเตอรหรอขา E เปนขารวมระหวางอนพต กบเอาตพต ดงรปท 5.12 วงจรคอมมอนอมตเตอรเบองตน

ก.วงจรคอมมอนอมตเตอรเตอรชนด NPN

ข.วงจรคอมมอนอมตเตอรเตอรชนด PNP

รปท 5.12 วงจรคอมมอนอมตเตอรเบองตน



จากวงจรจะเหนวาสญญาณอนพตเขาทางขา B และสญญาณเอาตพตออกทางขา C โดยมขา E เปนขารวมระหวางอนพต กบเอาตพตซงสามารถสรปคณสมบตของวงจรคอมมอนอมตเตอรไดดงน

1. อมพแดนซทางดานอนพต ( Zi : In put Impedance ) หรอคาความตานทานทางดานอนพตของวงจรมคาต า เนองจากขา B ไดรบการไบอสตรงเมอเทยบกบขา E

2. อมพแดนซทางดานเอาตพต ( Zo : Output Impedance ) หรอคาความตานทานทางดานเอาตพตของวงจรมคาสง เนองจากขา C ไดรบการไบอสตรงเมอเทยบกบขา E

3. เฟส (Phase) ของสญญาณอนพต และเอาตพตจะตางกน 180 องศา นนคอถาสญญาณปอนเขามาทางอนพตเปนบวก สญญาณทออกทางเอาตพตกจะเปนลบ ถาสญญาณปอนเขามาทางอนพตเปนลบ สญญาณทออกทางเอาตพตกจะเปนบวกเราเรยกวาสญญาณกลบเฟสกน (Out of Phase)



4. อตราขยายทางดานกระแส (Current Gain : ) ซงเขยนแทนดวยอกษรกรก คอเบตา(Bata: ) แทนซงในวงจรคอมมอนอมตเตอร เราสามารถหาอตราการขยายทางกระแสได จากกระแสทางดานเอาตพต (IO) ตอกระแสทางดานอนพต (Ii)




5. อตราการขยายแรงดน (Voltage Gain: VG) หรอบางครงอาจจะใชค าวาโวลทเตจ แอมปลไฟเออร (Voltage Amplifier: AV) คอเปนคาอตราสวนระหวางแรงดนทางดานเอาตพต (VO) ตอแรงดนอนพต (Vi)

6. อตราขยายทางดานก าลง (Power Gain : PG) เปนอตราการขยายทเกดจากผลคณระหวางอตราการขยายกระแส ( ) กบอตราขยายทางดานแรงดน(AV)



7. วงจรคอมมอนคอลเลคเตอรมกจะถกน าไปใชงานเกยวกบ วงจรขยายเสยง (Amplifier

Circuit) และวงจรขยายสญญาณ



5.5 การไบอสทรานซสเตอรการจดวงจรจายไฟใหกบทรานซสเตอรท างาน หรอทเราเรยกวาการไบอส (Bias) นนมความจ าเปนจะตองจดวงจรไบอสใหถกตองเพอใหทรานซสเตอรท างานอยางมประสทธภาพ และเสถยรภาพ การจดวงจรไบอสใหกบทรานซสเตอรนนมดวยกนดงน

5.5.1 วงจรไบอสคงท (Fixed Bias) วงจรไบอสคงท เปนการจายไฟใหกบทรานซสเตอรตลอดเวลา และคงทท าใหมอณหภมสะสมเพมขนเรอยๆในขณะททรานซสเตอรท างาน ดงรปท 5.13 วงจรไบอสคงท (Fixed Bias)

รปท 5.13 วงจรไบอสคงท (Fixed Bias)



จากวงจรเปนการจายไบอสคงทใหกบทรานซสเตอรชนด NPN โดยมตวตานทาน RB เปน

ตวก าหนดกระแสไบอสใหกบขา B ของทรานซสเตอร (IB) ซงไดรบไบอสตรง (Forward Bias) จากแหลงจาย VCC สวนขา Cจะไดรบแรงดนไบอสกลบ (Reverse Bias) จากแหลงจาย VCC การท างานของวงจร เมอ RB เปนตวตานทานคาคงทจงก าหนดกระแสและแรงดนไบอสขา B คงท (Fixed Bias) แตคาความตานทานระหวางรอยตอของทรานซสเตอรจะยงลดลง แตการไบอสทขา B ยงคงท สงผลให IB มกระแสเพมขน ผลท าใหกระแส IC เพมขนดวยทรานซสเตอรจะท างานเชนนตลอดเวลา ท าใหทรานซสเตอรมรอณหภมสงขน ขอดของวงจรไบอสคงท คอ ประกอบวงจรงายเพราะใชอปกรณนอย ขอเสย อณหภมไมคงท ท าใหอตราขยายไมแนนอน



เราสามารถค านวณหาคา กระแส IB กระแส IC และกระแส IE ทไหลผานวงจรไบอสแบบคงทไดดงน การค านวณหาคากระแสเบส (IB) โดยพจารณาทศทางการไหลของกระแสดงรปท 5.14 ทศทางการไหลของกระแสเบส (IB)

รปท 5.14 ทศทางการไหลของกระแสเบส (IB)



จากวงจรรปท 5.14 จะเหนวากระแสเบส (IB) จะก าหนดคากระแสดวยความตานทาน RB ซงค านวณไดจากสมการท5.10


การค านวณหาคากระแสคอลเลคเตอร (IC) จากคณสมบตของ


จากสมการท 5.10 จะเหนวากระแสคอลเลคเตอร (IC) จะเปลยนแปลงตามคาของกระแสเบส (IB) การหาคากระแสคอลเลคเตอร (IC) สงสดกรณไมทราบคา สามารถหาไดจากวงจรรปท 5.14 ทศทางการไหลของกระแสคอลเลคเตอร (IC) สงสดกรณไมทราบคา



รปท 5.15 ทศทางการไหลของกระแสคอลเลคเตอร (IC) สงสดกรณไมทราบคา



จากรปท 5.15 เราสามารถหาคากระแสคอลเลคเตอร (IC)สงสด(IC (Maximum) )หรอ(IC (Max) )ไดจาก

สมการท5.12

จากสมการท 5.12 ในความเปนจรงแลวไมควรออกแบบวงจรไบอสแบบคาคงทใหมกระแส IC สงสด เนองจากคากระแส IC สงสดนนเปนกระแสอมตวของทรานซสเตอร (Saturation Current : IC(Sat) ) ซงกระแสอมตวนจะสงผลใหเกดการผดเพยนของสญญาณ ดงนนในการออกแบบวงจรตองใหกระแส IC ต ากวากระแส IC(Sat) กจะท าใหวงจรมประสทธภาพสงสดของวงจร



จากการค านวณหาคากระแส (IB) และคากระแส (IC) เราสามารถหาคากระแส (IE) ไดจากความสมพนธของกระแสทงสองดงรปท 5.16 ความสมพนธของกระแส (IB) และคากระแส (IC)

รปท 5.16 ความสมพนธของกระแส (IB) และคากระแส (IC)



จากสมการ IB +IC = IE สามารถค านวณหากระแส (IE ) ไดจากความสมพนธของไดดงน จาก


เมอ

แทน BC II β ลงในสมการท 5.13 จะไดวา

ดงนนสามารถหากระแส (IE) ไดจาก สมการท 5.14



ตวอยางการค านวณท 1 จากวงจรรปท 5.17 จงหาคากระแส IB , IC และ IE

รปท 5.17 ตวอยางวงจรไบอสคงท (Fixed Bias)



5.5.2 วงจรไบอสตวเอง (Self Bias) วงจรไบอสตวเอง หรอเซลฟไบอส เปนการตอตวตานทานคาคงทคาหนง ตอกบแรงดนจากขาคอลเลคเตอร (VC) ดงรปท 5.18 วงจรวงจรไบอสตวเอง (Self Bias)

รปท 5.18 วงจรวงจรไบอสตวเอง (Self Bias)



จากวงจรรปท5.18 วงจรวงจรไบอสตวเอง (Self Bias) เมอมกระแส IB ไหลผานทรานซสเตอรกจะเรมท างาน มกระแส IC ไหลผานทรานซสเตอรจะเกดความรอนขนในตว ท าใหบรเวณรอยตอ ขา C และขา B มคาความตานทานลดลง ท าใหแรงดน VC ลดลงท าให แรงดนไบอสทขา B ไมคงท โดยเปลยนแปลงคาตามแรงดน VC แตเปนขอดของวงจรไบอสแบบนเพราะจะเปนการชวยปรบอณหภมใหกบทรานซสเตอร ท าใหลดการผดเพยนของสญญาณ สวนขอเสยกคอมอตราการขยายต า เพราะมการปอนกลบแบบลบมายงดานอนพตผานทางตวตานทาน RB เราเรยกเนกทฟ ฟดแบค (Negative Feedback)



การค านวณหาคากระแสเบส (IB) โดยพจารณาทศทางการไหลของกระแสดงรปท 5.19 ทศทางการไหลของกระแสเบส (IB)

รปท 5.19 ทศทางการไหลของกระแสเบส (IB)สมการท 5.15




รปท 5.20 ตวอยางวงจรใชงานไบอสตวเอง

สามารถหาคา IB ไดจากสมการท 5.15

หาคา IC ไดจากสมการท 5.11

หาคา IE ไดจากสมการ 5.13



5.5.3 วงจรไบอสแบบเสถยร (Stabilize Bias)วงจรไบอสแบบเสถยร บางครงอาจจะเรยกวาวงจรอมตเตอรไบอส (Emitter Stabilize Bias) วงจรมลกษณะเชนเดยวกบวงจรไบอสแบบคงทเพยงแตเพมตวตานทาน RE เพอรกษาเสถยรภาพ (Stabilize) ของวงจรใหมนคงยงข นเมออณหภมของทรานซสเตอรเปลยนแปลงไป ดงวงจรรปท4.21 วงจรไบอสแบบเสถยร (Stabilize Bias) ขอดของวงจรไบอสแบบเสถยร คออณหภมคงท ท าใหกระแส IC คงทดวย เพยงแตตองตอตวตานทานเพมข น

รปท5.21 วงจรไบอสแบบเสถยร (Stabilize Bias)



การค านวณหาคากระแสเบส (IB) โดยพจารณาทศทางการไหลของกระแสดงรปท5.21 ทศทางการไหลของกระแสเบส (IB)

รปท 5.21 ทศทางการไหลของกระแสเบส (IB)



จากวงจรรปท 5.21 จะเหนวากระแสเบส (IB) สามารถค านวณไดจากสมการท 5.16


สวนคากระแส IC สามารถค านวณไดจากสมการท 5.11สวนกรณการหาคากระแสสงสด IC(Max) สามารถพจารณาไดจากกระแสทไหลผานขาC ของทรานซสเตอรดงรปท 5.22ทศทางการไหลของ IC



รปท 5.22 ทศทางการไหลของกระแส IC



จากรปท 5.22 เราสามารถหาคากระแส IC สงสดของวงจรหรอกระแสอมตวของวงจรไดจากสมการท5.17 สวนคากระแส IE สามารถหาไดจาก





รปท 5.23 ตวอยางวงจรใชงานไบอสแบบเสถยร



5.5.4 วงจรไบอสแบบแบงแรงดน (Voltage Divider Bias)วงจรไบอสแบบแบงแรงดนถอไดวาเปนวงจรไบอสทเสถยรภาพทสด โดยมตวตานทาน RB1

และ RB2 ตอในลกษณะแบงแรงดน (Voltage Divider) โดย RB1 เปนตวก าหนดแรงดนตกครอมใหกบ RB2 ในการจายแรงดนไบอสใหกบขา B ของทรานซสเตอร ดงรปท 5.23 วงจรไบอสแบบแบงแรงดน สวนตวตานทาน RE ชวยเสถยรภาพการไบอสดข น นนคอกระแสคอลเลคเตอร (IC) ไหลไดอยางตอเนอง โดยทรานซสเตอรไมเกดความเสยหายเนองจากความรอนภายในตวทรานซสเตอร วงจรไบอสแบบแบงแรงดนนยมน าไปใชงานในวงจรปรไมค (Pre-mic) วงจรสวตชง(Switching) และวงจรขยายเสยงภาคเดยว (Amplifier)

รปท 5.23 วงจรไบอสแบบแบงแรงดน



จากวงจรท 5.23 วงจรไบอสแบบแบงแรงดน การค านวณหาคากระแส และแรงดนโดยประมาณควรใชหลกการคดจาก โดยถาหากคา

มากกวาหรอเทากบ

นนหมายถงคากระแส และแรงดนทไดจากการค านวณมคาใกลเคยงกบวงจรใชงานจรง

รปท 5.24 แรงดน และกระแสของวงจรไบอสแบบแบงแรงดน



ตวอยางท 4 การค านวณคาแรงดน และกระแสของวงจรไบอสแบบแบงแรงดนโดยเงอนไข

ตามรปท 5.25วงจรไบอสแบบแบงแรงดนโดยเงอนไข

รปท 5.25 วงจรไบอสแบบแบงแรงดนโดยเงอนไข

ข นตอนการค านวณ

แสดงวาคาแรงดนและกระแสทค านวณจะใกลเคยงกบวงจรใชงานจรง ดงนนจงสามารถค านวณหาคาแรงดน และกระแสตอไปได







Education

Transistor