ในปีค.ศ. 1947 ความรู้ทางฟิสิกส์ของของแข็งที่เพิ่มมากขึ้นจนนำไปสู่การประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์เครื่องขยายทำจากสาร
กึ่งตัวนำดูน่าทึ่งมากเกินตัวเมื่อเทียบกับขนาดของมัน สิ่งประดิษฐ์สารกึ่งตัวนำชิ้นแรกคือไดโอดที่นำกระแสได้ทางเดียวจึงเป็น
ประโยชน์ สำหรับการเปลี่ยนไฟกระแสสลับให้เป็นกระแสตรงแต่สำหรับทรานซิสเตอร์นั้นเรานำมาใช้แทนไตรโอดซึ่งเคยเป็นส่วน
ประกอบที่สำคัญทางอิเล็กทรอนิกส์มันมีความสามารถในการขยายและเป็นสวิตซ์ได้เช่นเดียวกับหลอดโดยไม่จำเป็นต้องมีขนาดที่
ใหญ่โตไม่มีปลอกแก้วหุ้ม ที่เปราะบางหรือแม้แต่ไส้หลอดที่ต้องสิ้นเปลืองพลังงานเพื่อทำให้ร้อนเดิมเคยคิดว่าทรานซิสเตอร์น่าจะนำ
มาใช้แทนสวิตซ์ควบคุมไฟฟ้าในชุมสายโทรศัพท์ได้จากพัฒนาการมานานถึง 40 ปี จึงได้มีการเปลี่ยนแปลงมันมาเป็นแบบ
อย่างทางจุลภาคโดยกัดเซาะเข้าไปที่ผิวหน้าของแผ่นซิลิคอนชิ้นบาง ๆ ถ้าหากขาดทรานซิสเตอร์เราคงจะไม่รู้จักสิ่งประดิษฐ์จำนวน
มากที่ใช้กันอยู่ทุกวันนี้ขนาดของเครื่องวิดีโอคงจะต้องการที่ว่างอย่างน้อย8เท่าและคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลคงจะมีขนาดเต็มห้อง
 เพียงแค่2ชิ้นนี้ก็มากเกินกว่าจะมีที่ว่างได้


 
ทรานซิสเตอร์ชนิดต่าง ๆ  ทรานซิสเตอร์สมัยเริ่มแรก
  ทรานซิสเตอร์ตัวแรก วิทยุกระเป๋าหิ้วทรานซิสเตอร์
โทรทัศน์ทรานซิสเตอร์    ทรานซิสเตอร์ชนิดฟิลล์เอฟเฟกต์ทำงานอย่างไร
ทรานซิสเตอร์ชนิดสองขั้ว

ผู้เขียน : รศ. ยุทธ อัครมาส
เรียบเรียงจาก : หนังสืออิเลกทรอนิกส์ หน้าที่ 38



ทรานซิสเตอร์ชนิดต่าง ๆ

ทรานซิสเตอร์ที่คิดค้นและพัฒนาขึ้นมาล้วนดัดแปลงให้เหมาะกับงานที่แตกต่างกันทรานซิสเตอร์ที่เห็นอยู่นี้มีขนาดเท่าของจริง
บางตัว เหมาะกับการขยายสัญญาณความถี่วิทยุขนาดเล็กตัวอื่น ๆ อาจจะเชื่องช้ากว่าแต่ก็ทำงานที่กระแสและความต่างศักย์ขนาด
ใหญ่ได้ยังมีสิ่งประดิษฐ์บางอย่างที่ใกล้เคียงกับทรานซิสเตอร์มากแต่มีการทำงานแตกต่างกันโดยสิ้นเชิงเช่น ไทริสเตอร์
(thyristor)เพราะเมื่อกระตุ้นจน ไทริสเตอร์นำไฟฟ้าได้เองแล้วก็จะคงสภาวะเปิดสวิตซ์ตลอดไปโดยไม่ต้องมีสิ่งเข้ามาก
ระตุ้นอีกต่อไป เหมือนสวิตซ์กลอย่างไรอย่างนั้น



ทรานซิสเตอร์สมัยเริ่มแรก

วิลเลียม ช็อกลีย์ (ค.ศ.1910-1989)และคณะที่ประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ชนิด
จุดสัมผัสขึ้นมานั้นได้หันเหไปประดิษฐ์ทรานซิสเตอร์ชนิดรอยต่ออันเป็น
ที่ยอมรับกันมากกว่าทรานซิสเตอร์ชนิดจุดสัมผัสซึ่งมีพื้นฐานโดยตรงมาจาก
การประดิษฐ์ดั้งเดิมตั้งแต่ปีค.ศ.1947 และมีการผลิตออกมา ในเชิงการค้า
จนกระทั่งถึงต้นทศวรรษ1950 ตัวทรานซิสเตอร์ประกอบด้วยลวด2 เส้น
ยึดติดกับฐานที่มีผลึกเจอร์มาเนียมติดอยู่ทั้งหมด นี้ใส่ไว้ในกระป๋อง
ปิดสนิทสิ่งประดิษฐ์ชนิดนี้ดูไม่มีความน่าเชื่อถือเลย และยังเพิ่มสัญ
ญาณรบกวนอีกด้วยส่วนทรานซิสเตอร์ชนิดรอยต่อนั้น เขาได้ใช้หยด
ของเจอร์มาเนียมชนิดพีกับชนิดเอ็นหลอมติดกับฐานแทนลวดที่เสียบลงไป
ส่วนประกอบนี้นับว่าเป็นทรานวิสเตอร์ที่ผลิตเพื่อการค้าตัวแรกที่ใช้งานได้
จริงและใช้กันต่อมาระหว่างปี ค.ศ. 1950-1955


 

 
 


ทรานซิสเตอร์ตัวแรก
แบบจำลองของทรานซิสเตอร์เครื่องนี้สูงประมาณ 10 เซนติเมตร (4 นิ้ว)
คล้ายกับเครื่องตรวจคลื่นแบบ"หนวดแมว" ในเครื่องรับวิทยุสมัยแรก ๆ
2 เส้นเสียบอยู่บนผิวหน้าของผลึกเจอร์มาเนียม ส่วนเส้นที่สามต่อเข้ากับ
ฐานการเปลี่ยนแปลงกระแสที่ผ่านลวดเส้นหนึ่งทำให้กระแสในลวดอีกเส้น หนึ่งเปลี่ยนแปลงได้


 

 
 



วิทยุกระเป๋าหิ้วทรานซิสเตอร์

ช่วงทศวรรษ 1960 ชาวบ้านส่วนใหญ่มักเข้าใจว่า""ทรานซิสเตอร์"หมายถึง
วิทยุกระเป๋าหิ้วขนาดเล็กมากกว่าจะนึกถึงสิ่งประดิษฐ์ภายในที่เปลี่ยนแปลง
แบบพลิกโฉมกันเลยคนนิยมใช้วิทยุทรานซิสเตอร์เนื่องจากการสิ้นเปลือง
กำลังไฟน้อยไม่ใช่ขนาดที่เล็กของตัวทรานซิสเตอร์เพราะวิทยุกระเป๋าหิ้ว
แบบใช้หลอดก็มีขนาดเล็กและต้องใช้แบตเตอรี่ ซึ่งนอกจากจะหนักแล้วยัง
เปลืองกำลังไฟมาก


 

 
 
 


โทรทัศน์ทรานซิสเตอร์

เครื่องรับโทรทัศน์ (ด้านบน) รุ่นแรก ๆ ใช้หลอดวิทยุให้เสียงทั้งนั้น จนกระทั่งทศวรรษ
1970 ทรานซิสเตอร์ได้เข้ามาแทนที่หลอด ผลก็คือโครงตู้(ด้านขวา) ถูกอัดแน่นด้วยหลอด
ซึ่งใช้แสดงภาพสีและส่วนประกอบที่ทำหน้าที่จ่ายความต่างศักย์สูงให้ส่วนตัว ทรานซิสเตอร์
เกือบทั้งหมดก็ยิ่งลดขนาดลงอีกและหายเข้าไปแทรกอยู่ภายในวงจรเบ็ดเสร็จจนหมด


 

 
 


ทรานซิสเตอร์ชนิดฟิลด์เอฟเฟกต์ทำงานอย่างไร
ทรานซิสเตอร์ชนิดฟิลด์เอฟเฟกต์ หรือเฟ็ต (field effect transistor, FET) ได้รับการ
จดสิทธิบัตรในปีค.ศ. 1935 โดยนักฟิสิกส์ ชาวเยอรมันชื่อ ออสการ์ ไฮล์ (เกิดปี ค.ศ. 1908)
แต่ใช้งานไม่ได้ ชิปคอมพิวเตอร์นั้นประกอบด้วยเฟ็ตเกือบทั้งหมดเฟ็ตประกอบด้วยบริเวณ
ชนิดเอ็น 2 ส่วน ("ซอส source" และ "เดรน drain" ที่ถูกคั่นด้วย "แชนนัล channel"ชนิดพี)
ซึ่งมีอิเล็กตรอนน้อยเกินไปไม่พอจะนำกระแส แต่ถ้าจ่ายความต่างศักย์บวกให้ขั้วไฟฟ้าฉนวนหรือ
"เกต gate"อิเล็กตรอนสำรองจากสารชนิดพีจะกรูกันเข้ามาในแชนนัลทำให้ทรานซิสเตอร์
นำกระแสได้เฟ็ตอีกชนิดทำด้วยแชนนัลชนิดเอ็นหรือใช้รอยต่อ พี-เอ็นคั่นแทนที่จะใช้เกตทำจาก
ฉนวนเพื่อเป็นการลดแทนการเพิ่มจำนวนพาหะของกระแสในแชนนัล




ทรานซิสเตอร์ชนิดสองขั้ว
ทรานซิสเตอร์ชนิดสองขั้วใช้กันมากในเครื่องขยาย โดยมีชั้นชนิดพีเป็น "เบส"สอดอยู่
ระหว่างชั้นชนิดเอ็น"อิมิตเตอร์" และชนิดเอ็น "คอลเล็กเตอร์" ("npn")คล้ายกับไดโอด
2 ตัว ที่ต่อเอาหลังชนกัน ดังนั้นการไหลของกระแสจึงไม่ปกติ การทำให้เบสเป็นบวก
มากกว่าอิมิตเตอร์ ทำให้อิเล็กตรอนจากอิมิตเตอร์เข้าไปในเบส แล้วอิเล็กตรอนเกือบทั้ง
หมดจะผ่านเข้าไปคอลเล็กเตอร์อิเล็กตรอนที่เคลื่อนจากอิมิตเตอร์ไปยังคอลเล็กเตอร์นี้
ถูกควบคุมโดยความต่างศักย์ของเบสนั่นเองหลุมก็นำกระแสด้วยเช่นกัน จึงเรียกกันว่า
"ทรานซิสเตอร์สองขั้ว" ส่วนอีกชนิดคือ"pnp" จะมีขั้นชนิดเอ็นเป็นเบส สอดอยู่ระหว่าง
อิมิตเตอร์และคอลเล็กเตอร์ชนิดพี