เอกสารประกอบการเรียน วิชา อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวงจร (20104-2102) หลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพ (ปวช.) พุทธศักราช 2562 หน่วยที่ 2 เรื่อง ทรานซิสเตอร์ โดย นายสุเกษม เกียรติไพบูลย์ สาขาวิชาไฟฟ้ากำลัง วิทยาลัยเทคนิคระนอง สำนักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ
คำนำ เอกสารประกอบการเรียนเล่มนี้เป็นเอกสารประกอบการเรียนหน่วยที่ 2 เรื่อง ทรานซิสเตอร์ เนื้อหาสาระการเรียนรู้ ได้แก่การศึกษา โครงสร้างของทรานซิสเตอร์หลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ลักษณะสมบัติทางไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ สำหรับผลลัพธ์การเรียนรู้ของนักเรียนเมื่อเรียนด้วยเอกสารประกอบการเรียนหน่วยที่ 2 เรื่อง ทรานซิสเตอร์ โดยใช้ วิธีการสอนแบบ PQ-ADAPP มุ่งเน้นผลลัพธ์ที่เกิดกับผู้เรียนดังนี้ 1) ผู้เรียนสามารถใช้มัลติมิเตอร์ตรวจห าขาของ ทรานซิสเตอร์ UJT PUT และ เฟ็ต ได้ 2) ผู้เรียนสามารถต่อวงจรควบคุมการไหลของกระแสในตัวทรานซิสเตอร์ได้ 3) ผู้เรียน สามารถใช้เครื่องมือตรวจหาข้อบกพร่องของวงจรได้ หวังเป็นอย่างยิ่งว่าเอกสารประกอบการเรียนหน่วยที่ 2 เรื่อง ทรานซิสเตอร์วิชา อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และวงจร ที่ผู้เรียบเรียงจัดทำขึ้น จะเป็นประโยชน์ต่อครูผู้สอนและนักเรียนในวิชานี้ และนำไปเป็นแบบอย่างในการจัดทำ เอกสารประกอบการเรียนวิชาอื่นต่อไป หากมีข้อเสนอแนะใดๆ ผู้เรียบเรียงน้อมรับด้วยความยินดียิ่ง (นายสุเกษม เกียรติไพบูลย์) ตำแหน่ง ครู วิทยฐานะ ครูชำนาญการพิเศษ
ใบความรู้/ใบเนื้อหา หน่วยที่ 2 เรื่อง ทรานซิสเตอร์ บทนำ ในช่วงเวลาก่อนปี พ.ศ. 2490 หลอดสุญญากาศเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีการพัฒนาและ นำมาใช้งานมากที่สุด การใช้งานหลอดสุญญากาศมีปัญหาในการใช้งานมาก เช่น กำลังไฟฟ้าสูญเสียมาก มี ขนาดใหญ่ ชำรุดง่าย กรรมวิธีผลิตยุ่งยาก เป็นต้น เมื่อความต้องการใช้งานมากขึ้นหลอดสุญญากาศยิ่งมี ปัญหามากขึ้น จึงได้มีผู้คิดค้นสิ่งประดิษฐ์ใหม่ ๆ ทางด้านอิเล็กทรอนิกส์มาใช้งานแทนหลอดสุญญากาศ ใน ปลายปี พ.ศ. 2490 บริษัท เบลล์เทเลโฟนจำกัด (Bell Telephone CO., LTD.) โดย จอห์น บาร์ดีน (John Bardeen) วิลเลียม แบรดฟอร์ด ช็อคเลย์ (William Bradford Shockly) และวอลเตอร์ ฮอร์ส แบรทเทน (Walter House Bratain) ได้ทดลองวงจรขยายด้วยทรานซิสเตอร์ตัวแรกที่ห้องทดลองของบริษัทเบลล์เท เลโฟนเป็นผลสำเร็จ ทรานซิสเตอร์ซึ่งเป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำเมื่อเปรียบเทียบกับหลอดสุญญากาศก็คือ มี ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ไม่ต้องมีตัวให้ความร้อน มีโครงสร้างแข็งแรงทนทาน กำลังไฟฟ้าสูญเสียน้อย ประสิทธิภาพสูง สามารถทำงานได้ทันทีเมื่อจ่ายไฟให้ ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งมีรอยต่อของสารกึ่งตัวนำ P-N จำนวน 2 ตำแหน่ง จึงมี ชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า ทรานซิสเตอร์รอยต่อไบโพลาร์ (Bipolar Junction Transistor; BJT) การทำงานของ ทรานซิสเตอร์อาศัยกระแสไฟฟ้าจากวงจรภายนอกไปควบคุมตัวกำเนิดกระแสไฟฟ้าภายในให้เปลี่ยนแปลงตาม ทรานซิสเตอร์มีขาสำหรับต่อวงจร 3 ขา คือ ขาเบส (Base) ขาอิมิตเตอร์ (Emitter) และขาคอลเลคเตอร์ (Collector) การสร้างทรานซิสเตอร์แบ่งตามโครงสร้างได้ 2 ชนิด คือ NPN และ PNP แบ่งตามสารกึ่งตัวนำได้ 2 ชนิดเช่นกันคือ เจอร์เมเนียม และซิลิกอน ทรานซิสเตอร์สามารถประยุกต์ใช้งานได้หลายอย่าง เช่น วงจรขยายสัญญาณ วงจรสวิตชิ่ง วงจรกำเนิดสัญญาณ เป็นต้น รูปร่างลักษณะของทรานซิสเตอร์แสดงตาม ภาพที่ 2.1 ภาพที่ 2.1 รูปร่างลักษณะของทรานซิสเตอร์
2.1 โครงสร้างและสัญลักษณ์ 2.1.1 โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ เนื่องจากทรานซิสเตอร์ถูกสร้างขึ้นมาจากสารกึ่งตัวนำชนิดพี (P) และเอ็น (N) ซึ่งนำมาต่อกัน 3 ชิ้น ทำให้เกิดรอยต่อขึ้นระหว่างเนื้อสาร 2 รอยต่อ หรือเรียกว่าจังก์ชัน (Junction) โดยที่สารที่อยู่ตรงกลางจะเป็น คนละชนิดกับสารที่อยู่หัวและท้าย มีขาต่อออกมาสำหรับนำไปใช้งาน 3 ขา ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงแบ่ง ออกเป็น 2 ชนิดตามโครงสร้างของสารที่นำมาใช้คือ ทรานซิสเตอร์ชนิด เอ็นพีเอ็น (NPN) และทรานซิสเตอร์ ชนิด พี เอ็น พี (PNP) 1) ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN เป็นทรานซิสเตอร์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำชนิด N ชนิด P และชนิด N มาต่อเรียงกันตามลำดับ แล้วต่อสายออกมา 3 สาย เพื่อเป็นขาต่อกับวงจร สารกึ่งตัวนำชนิด P ซึ่งอยู่ตรงกลาง จะเป็นจุดต่อร่วม สารกึ่งตัวนำชนิด N จะทำหน้าที่จ่ายอิเล็กตรอนซึ่งจะไหลเป็นกระแสในวงจรส่วนนี้เรา เรียกว่า อิมิตเตอร์ อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ผ่านสารกึ่งตัวนำชนิด P ซึ่งเราเรียกว่าเบสส่วนเบสนี้จะเป็นตัวคอย ควบคุมอิเล็กตรอนให้ไหลไปยังสารกึ่งตัวนำชนิด N ถัดไปได้มากหรือน้อยอิเล็กตรอนส่วนที่ผ่านเบสมาก็จะ เคลื่อนที่มายังสารกึ่งตัวนำชนิด N ซึ่งเราเรียกว่า คอลเลคเตอร์ และกลายเป็นกระแสไหลในวงจรภายนอก ต่อไป โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN แสดงตามภาพที่ 2.2 ภาพที่ 2.2 โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN 2) ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP คือทรานซิสเตอร์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำชนิด P ชนิด N และชนิด P มา เรียงต่อกันตามลำดับเช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์ชนิด NPN แล้วต่อสายจากแต่ละชิ้นส่วนออกมา 3 สายเพื่อ เป็นขาต่อกับวงจร สารกึ่งตัวนำชนิด N ที่อยู่ตรงกลางจะเป็นจุดต่อร่วม โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ชนิด PNP แสดงตามภาพที่ 2.3 ภาพที่ 2.3 โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ชนิด PNP อิมิตเตอร์ P N P (E) คอลเลคเตอร์ (C) เบส (B) อิมิตเตอร์ (E) N P N คอลเลคเตอร์ (C) เบส (B)
2.1.2 สัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์ (ก) NPN (ข) PNP ภาพที่ 2.4 สัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์ วิธีการสังเกตสัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์ สำหรับทรานซิสเตอร์ชนิด NPN สังเกตว่าสัญลักษณ์ทรานซิสเตอร์หัวลูกศรจะชี้ออก สำหรับทรานซิสเตอร์ชนิด PNP สังเกตว่าสัญลักษณ์ทรานซิสเตอร์หัวลูกศรจะชี้เข้า ชื่อเรียกขาของทรานซิสเตอร์ 1) ขาเบส (Base) เรียกย่อ ๆ ว่าขา B เป็นส่วนที่อยู่ตรงกลางระหว่าง C และ E มีพื้นที่ของ โครงสร้างแคบที่สุดเมื่อเทียบกับอีก 2 ส่วน เมื่อจำแนกลักษณะการต่อตัวทรานซิสเตอร์จึงคล้ายกับการนำเอา ไดโอด 2 ตัวมาต่อกัน 2) ขาอิมิตเตอร์ (Emitter) เรียกย่อๆ ว่าขา E เป็นขาที่มีโครงสร้างใหญ่รองลงมาและจะอยู่ คนละด้านกับขาคอลเลคเตอร์ 3) ขาคอลเลคเตอร์ (Collector) เรียกย่อๆ ว่าขา C เป็นขาที่มีโครงสร้างในการโดปสารใหญ่ ที่สุด 2.2 หลักการทำงาน จากการศึกษาเกี่ยวกับการไหลของกระแสภายในวงจรสารกึ่งตัวนำ การที่เราจะทำให้เกิดการไหล ของกระแสหรือให้ทรานซิสเตอร์ทำงานได้นั้น จำเป็นจะต้องให้ไบอัสที่ถูกต้อง และสามารถควบคุมค่าของ กระแสเอาต์พุตได้ด้วยจึงจะทำให้ทรานซิสเตอร์ขยายสัญญาณได้ตามความต้องการ เนื่องจากวัตถุประสงค์ของ ทรานซิสเตอร์สร้างมาจากหลักการที่ต้องการให้กระแสทางด้านอินพุตไปควบคุมกระแสเอาต์พุต ดังนั้นจะต้อง ไบอัสทางด้านเอาต์พุตเป็นไบอัสกลับ ถ้าให้ไบอัสตรงจะทำให้ทางด้านเอาต์พุตเป็นอิสระไม่ครบวงจรเอาต์พุต ส่วนทางด้านอินพุตจะให้ไบอัสตรง และแรงเคลื่อนที่มาไบอัสนี้ไม่จำเป็นจะต้องเป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่มีค่าสูง แต่อย่างไร เพราะถ้าให้กระแสอินพุตสูงเกินไปจะทำให้กระแสเอาต์พุตเกิดการอิ่มตัว อิมิตเตอร์ (E) เบส (B) คอลเลคเตอร์ (C) อิมิตเตอร์ (E) เบส (B) คอลเลคเตอร์ (C)
2.2.1 การให้ไบอัสทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด NPN และ PNP เมื่อนำไปใช้งานไม่ว่าจะใช้ในวงจรขยายสัญญาณหรือทำงาน เป็นสวิตช์จะต้องทำการจัดแรงไฟให้เหมาะสมหรือเรียกว่าการให้ไบอัส ให้ทรานซิสเตอร์ก่อน ทรานซิสเตอร์จึง จะทำงานได้โดยใช้หลักการไบอัสดังนี้ 1) ไบอัสตรงให้กับรอยต่อระหว่างอิมิตเตอร์กับเบส 2) ไบอัสกลับให้กับรอยต่อระหว่างคอลเลคเตอร์กับเบส 2.2.2 วงจรไบอัสทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ภาพที่ 2.5 วงจรไบอัสทรานซิสเตอร์ชนิด NPN การป้อนแรงดันไฟฟ้าให้กับทรานซิสเตอร์ชนิด NPN คือ การจ่ายไฟลบให้ขา E เมื่อเทียบกับที่จ่าย ให้ขา B และจ่ายไฟบวกให้ขา C เมื่อเทียบกับไฟลบที่จ่ายให้ขา B ดังนั้นขา B จึงมีทั้งศักย์ไฟฟ้าบวกและลบ แต่การเทียบศักย์ไฟฟ้าแบบไบอัสตรงนั้นจะเทียบระหว่างขา B กับขา E เท่านั้น ทำให้ขา B ซึ่งเป็นสาร P ได้รับแรงดันไบอัสตรง ค่าความต้านทานระหว่างขา B-E จะมีค่าต่ำมาก แรงดันตกคร่อม VBE มีค่าประมาณ 0.5-0.7 โวลต์ ดังแสดงตามภาพที่ 2.5 จากภาพที่ 2.5 ให้ไบอัสตรงทางด้านอินพุตและให้ไบอัสกลับทางด้านเอาต์พุต ในลักษณะเช่นนี้จะได้ ทิศทางการไหลของกระแสทางอินพุตจากขาเบสไปยังขาอิมิตเตอร์ อย่างไรก็ตามเราได้ทราบแล้วว่าที่ขาเบสนั้น ถูกโดปไว้แคบมากจึงทำให้ประจุ ส่วนใหญ่ไม่สามารถที่จะไหลไปได้จะต้องให้ค่าแรงดันไบอัสกลับระหว่างเบส กับคอลเลคเตอร์เป็นบวกมาก ๆ เพื่อผลักประจุลบให้เคลื่อนที่ไปยังอิมิตเตอร์ เช่นเดียวกันถ้าดูจากทิศทางการ ไหลของกระแสแล้วสามารถสรุปค่ากระแสได้จากสมการที่ 2.1 คือ IE = IB + IC สมการที่ 2.1 N P N E C B - + IE IB IC - + - + E B C IE IB IC VBE - +
2.2.3 วงจรไบอัสทรานซิสเตอร์ชนิด PNP ภาพที่ 2.6 วงจรไบอัสทรานซิสเตอร์ชนิด PNP จากภาพที่ 2.6 เป็นวงจรการไบอัสทรานซิสเตอร์ชนิด PNP โดยจ่ายไฟบวกให้ขา E เมื่อเทียบกับที่ จ่ายให้ขา B และจ่ายไฟลบให้ขา C เมื่อเทียบกับไฟบวกที่จ่ายให้ขา B ขา B จึงมีทั้งศักย์ไฟฟ้าบวกและลบ เรียกจุดนี้ว่าจุดต่อร่วมหรือคอมมอน แรงดันตกคร่อม VBE มีค่าประมาณ 0.5-0.7 โวลต์ ดังแสดงตามภาพที่ 2.5 จากภาพที่ 2.6 เมื่อให้เบสกับอิมิตเตอร์ได้รับไบอัสตรงจะทำให้มีกระแสไหลจากขาอิมิตเตอร์ไปยังขา เบส (ตามทิศทางหัวลูกศร) ซึ่งเราเรียกว่า กระแสเบส ย่อด้วย IB กระแสที่ไหลมีค่าประมาณ 2-5 % ของ ค่ากระแสทั้งหมด เนื่องจากที่ขาเบสนั้นสารที่โดปมีพื้นที่น้อยมากจึงทำให้ประจุจำนวนมากของโฮล มารออยู่ที่ ขาเบส ถ้าให้แรงดันไบอัสกลับระหว่างขาเบสกับขาคอลเลคเตอร์มีค่ามาก ๆ จะทำให้มีกระแสไหลจากขา คอลเลคเตอร์ไปยังขาอิมิตเตอร์ได้ เรียกว่า กระแสคอลเลคเตอร์ ย่อด้วย IC กระแสที่ไหลจะมีค่าประมาณ 95- 98 % ของกระแสทั้งหมดซึ่งสามารถหาค่ากระแสได้จากสมการที่ 2.2 IE = IB + IC สมการที่ 2.2 จากสมการที่ 2.1 และ 2.2 เมื่อ IE คือ กระแสอิมิตเตอร์มีค่าเท่ากับ 100 % IB คือ กระแสเบส มีค่าเท่ากับ 2-5 % IC คือ กระแสคอลเลคเตอร์ มีค่าเท่ากับ 95-98 % VBE คือ ศักย์ไฟฟ้าตกคร่อมระหว่างขาเบสกับขาอิมิตเตอร์ในขณะที่ทรานซิสเตอร์ทำงานที่ สภาวะปกติ มีค่าเท่ากับ 0.2-0.3 โวลต์ สำหรับเจอร์เมเนียมทรานซิสเตอร์และมีค่าเท่ากับ 0.5-0.7 โวลต์ สำหรับซิลิกอนทรานซิสเตอร์ จากหลักการต่อไบอัสทรานซิสเตอร์ทำให้ทราบว่าการที่จะนำทรานซิสเตอร์ไปใช้งานได้นั้นต้องต่อ แรงดันไฟฟ้าเพื่อทำการไบอัสที่รอยต่อหรือไดโอดเทียบเคียงทั้งสอง เนื่องจากทรานซิสเตอร์มี 3 ขั้ว การต่อ แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเพื่อให้ทรานซิสเตอร์ทำงานจึงเป็นไปได้ 3 แบบคือ 1) การให้ทรานซิสเตอร์ทำงานที่บริเวณคัตออฟ (Cut-off Region) P N P E C B IE IB IC + - + - E B C IE IB IC VBE + - + -
2) การให้ทรานซิสเตอร์ทำงานที่บริเวณอิ่มตัว (Saturation Region) 3) การให้ทรานซิสเตอร์ทำงานที่บริเวณแอ็คทีฟ (Active Region) ในการอธิบายถึงการทำงานที่บริเวณต่าง ๆ ของทรานซิสเตอร์นั้น จะเริ่มต้นจากกรณีไม่มีการต่อ แรงดันที่ขั้วของทรานซิสเตอร์ หรือกรณีไม่ได้รับการไบอัส ดังแสดงตามภาพที่ 2.7 ภาพที่ 2.7 วงจรทรานซิสเตอร์ชนิดกรณีไม่ได้รับการไบอัส ภาพที่ 2.7 แสดงวงจรทรานซิสเตอร์ขณะไม่ได้รับการจ่ายไฟหรือไบอัส ในสภาวะนี้ทรานซิสเตอร์จะ เกิดบริเวณปลอดพาหะ (Depletion Region) ที่รอยต่อทั้งสอง ซึ่งมีลักษณะเหมือนกับไดโอด 1) การทำงานที่บริเวณคัตออฟ คือช่วงที่ทรานซิสเตอร์ได้รับการไบอัสกลับที่รอยต่อทั้ง 2 ตำแหน่ง ซึ่งจะทำให้กระแสที่ไหลผ่านขั้วทั้งสามมีค่าใกล้ศูนย์ บริเวณเขตปลอดพาหะของทั้งสองจุดจะขยาย กว้างขึ้น จึงมีเพียงกระแสย้อนกลับ (Reverse Current) กระแสรั่วไหลปริมาณต่ำมากเท่านั้นที่ไหลจากขา คอลเลคเตอร์ไปยังขาอิมิตเตอร์ได้ดังแสดงตามภาพที่ 2.8 ภาพที่ 2.8 วงจรทรานซิสเตอร์ทำงานที่บริเวณคัตออฟ 2) การทำงานที่บริเวณอิ่มตัว คือช่วงที่ทรานซิสเตอร์ได้รับการไบอัสตรงที่รอยต่อทั้งสอง ตำแหน่ง แสดงตามภาพที่ 2.9 จากสมการที่ 2.3 ทำให้ทราบว่าถ้าค่า IB เพิ่มขึ้น IC ก็จะเพิ่มขึ้นด้วย เมื่อ IC N P N E C B บริเวณปลอดพาหะ N P N E C B - + IE IB IC + - บริเวณปลอดพาหะขยายกว้างขึ้น
เพิ่มขึ้นจนถึงค่าสูงสุดจนไม่สามารถเพิ่มตามค่ากระแส IB ได้อีกจะเรียกการทำงานของทรานซิสเตอร์ ณ ตำแหน่งนี้ว่า การทำงานที่บริเวณอิ่มตัว ภาพที่ 2.9 วงจรทรานซิสเตอร์ทำงานที่บริเวณอิ่มตัว 3) การทำงานที่บริเวณแอ็คทีฟ คือช่วงเวลาที่ทรานซิสเตอร์ได้รับการไบอัสตรงที่รอยต่อ ระหว่างขาอิมิตเตอร์กับเบส และได้รับการไบอัสกลับที่รอยต่อระหว่างขาคอลเลคเตอร์กับเบส แสดงตามภาพที่ 2.10 รอยต่อระหว่างขาคอลเลคเตอร์กับเบสได้รับการไบอัสกลับทำให้บริเวณปลอดพาหะกว้างกว่าที่รอยต่อ ระหว่างขาอิมิตเตอร์กับเบสซึ่งได้รับการไบอัสตรง ดังนั้นความต้านทานที่เบส (RB ) จึงมีค่าสูง เมื่อพิจารณาใน รูปของไดโอดจะเห็นว่า IB เป็นกระแสที่มีค่าต่ำมาก เมื่อเทียบกับกระแสคอลเลคเตอร์ (IC) และเป็นส่วนหนึ่ง ของ IE ดังนั้น IE ส่วนใหญ่จึงเป็นกระแส IC ซึ่งผ่านรอยต่อระหว่างขาคอลเลคเตอร์กับเบส ของทรานซิสเตอร์ ภาพที่ 2.10 วงจรทรานซิสเตอร์ทำงานที่บริเวณแอ็คทีฟ N P N E C B IE IB IC - + + - บริเวณปลอดพาหะแคบลง บริเวณปลอดพาหะกว้างกว่า N P N E C B - + IE IB IC - +
2.3 ลักษณะสมบัติทางไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ซึ่งถูกควบคุมด้วยกระแสเบส (Base Current; IB ) กล่าวคือ เมื่อ IB มีการ เปลี่ยนแปลงแม้เพียงเล็กน้อยก็จะทำให้กระแสอิมิตเตอร์ (Emitter Current; IE ) และกระแสคอลเลคเตอร์ (Collector Current; IC) เปลี่ยนแปลงไปด้วย นอกจากนี้ถ้าเราเลือกบริเวณการทำงาน (Operating Region) หรือทำการไบอัสที่รอยต่อของทรานซิสเตอร์ทั้ง 2 ตำแหน่ง ให้เหมาะสม ก็จะได้ IE และ IC ซึ่งมีขนาดมากขึ้น เมื่อเทียบกับ IB ตัวประกอบหรือแฟกเตอร์ที่ทำให้กระแสไฟฟ้า จากขั้วเบสไปยังขั้วคอลเลคเตอร์ของ ทรานซิสเตอร์มีค่าเพิ่มขึ้นเรียกว่า อัตราขยายกระแสไฟฟ้า (Current Gain) ซึ่งแทนด้วยอักษรกรีก คือ เบตา (Beta; β) หรือ hFE การหาปริมาณกระแส IC ของทรานซิสเตอร์ สามารถเขียนเป็นสมการได้คือ IC = β x IB สมการที่ 2.3 ส่วนค่าแรงดันไฟฟ้าขณะต่อทรานซิสเตอร์เพื่อใช้กับงานจริง มีแรงดันไฟฟ้าหลายประการเกิดขึ้น ดังนี้ VCC คือ แรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงที่จ่ายให้ขาคอลเลคเตอร์ VEE คือ แรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงที่จ่ายให้ขาอิมิตเตอร์ VBB คือ แรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงที่จ่ายให้ขาเบส VC คือ แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จากขาคอลเลคเตอร์ VE คือ แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จากขาอิมิตเตอร์ VB คือ แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จากขาเบส VCE คือ แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ระหว่างขาคอลเลคเตอร์กับขาอิมิตเตอร์ VBE คือ แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ระหว่างขาเบสกับขาอิมิตเตอร์ VCB คือ แรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ระหว่างขาคอลเลคเตอร์กับขาเบส ส่วนการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างค่ากระแส IC IB และแรงดัน VCE นั้นแสดงได้จากกราฟแสดง ลักษณะสมบัติทางไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ตามภาพที่ 2.11
ภาพที่ 2.11 กราฟแสดงลักษณะสมบัติทางไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์ เมื่อพิจารณาจากกราฟจะเห็นว่าการควบคุมค่ากระแสเอาต์พุตของทรานซิสเตอร์หรือค่า IC จะขึ้นอยู่ กับการกำหนดค่ากระแสทางด้านอินพุตได้แก่ IB เช่น เมื่อค่ากระแส IB มีค่าเท่ากับศูนย์ ถึงแม้แรงดันทางด้าน เอาต์พุตหรือ VCE จะมีค่าเพิ่มขึ้นเท่าใดก็จะไม่ส่งผลให้ค่ากระแส IC เพิ่มขึ้น แต่เมื่อทำการปรับค่ากระแส IB ให้ มีค่าเพิ่มขึ้นเป็น 50 µA จะทำให้ค่ากระแสเอาต์พุตหรือ IC เกิดการเปลี่ยนแปลงมีค่าเพิ่มขึ้นเป็น 10 mA และ เมื่อทำการปรับค่ากระแส IB ให้เพิ่มขึ้นตามลำดับ ค่ากระแส IC ก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย ดังแสดงจากกราฟตาม ภาพที่ 2.11 สรุป ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ผลิตจากสารกึ่งตัวนำ P-N สามารถควบคุมการไหลของ อิเล็กตรอนได้ ใช้ทำหน้าที่ ขยายสัญญาณไฟฟ้า, เปิด/ปิดสัญญาณไฟฟ้า, ควบคุมระดับแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ เป็นต้น การทำงานของทรานซิสเตอร์เปรียบได้กับวาล์วควบคุมที่ทำงานด้วยสัญญาณไฟฟ้าขาเข้า เพื่อปรับ ขนาดของกระแสไฟฟ้าขาออกที่จ่ายมาจากแหล่งจ่ายไฟ การต่อแรงดันไฟฟ้าเพื่อให้ทรานซิสเตอร์ทำงาน สามารถกำหนด 3 ลักษณะคือ การทำงานที่บริเวณคัตออฟ การทำงานที่บริเวณอิ่มตัว และการทำงานที่บริเวณ แอ็คทีฟ IC (mA) VCE (V) 50 40 30 20 10 IB = 50 µA IB = 100 µA IB = 150 µA IB = 200 µA IB = 250 µA IB = 0 µA 5 10 15 20 25 30 35 0