ทรานซิสเตอร์

ส่ือการเรยี นรู้อเิ ล็กทรอนิกส์
E - Books

ทรานซสิ เตอร์

กรกฏ ทาสวุ รรณ์

สารบัญ 1
1
หน่วยที่ 1 ความรู้พน้ื ฐานเกี่ยวกบั ทรานซิสเตอร์ 1
โครงสรา้ งและสัญลักษณ์ของทรานซสิ เตอร์ 2
ทรานซสิ เตอรช์ นิด NPN 3
ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP 3
3
หน่วยที่ 2 การไบแอสทรานซสิ เตอร์ 5
การไบแอสทรานซิสเตอร์ 7
การไบแอสทรานซสิ เตอร์ชนดิ NPN 7
การไบแอสทรานซิสเตอรช์ นดิ PNP 8
10
หนว่ ยท่ี 3 วงจรคอมมอนของทรานซสิ เตอร์ 12
วงจรคอมมอนเบส 12
วงจรคอมมอนคอลเล็กเตอร์ 14
วงจรคอมมอนอิมติ เตอร์ 17
17
หน่วยที่ 4 วงจรไบแอสทรานซสิ เตอร์ 18
วงจรไบแอสคงที่ 19
วงจรไบแอสอมิ ิตเตอร์สเตบิไลซ์

หนว่ ยที่ 5 วงจรใช้งานของทรานซิสเตอร์
วงจรสวิตซอ์ เิ ล็กทรอนิกส์
วงจรขยายสญั ญาณเสยี ง
วงจรรักษาระดบั แรงดนั ไฟฟ้า

หนว่ ยท่ี 1

ความรพู้ ้นื ฐานเก่ยี วกับทรานซิสเตอร์

1.1 โครงสร้างและสัญลักษณข์ องทรานซสิ เตอร์
.1

ทรานซสิ เตอรเ์ ป็นอุปกรณส์ ารกึ่งตัวนำชนิดสองรอยต่อ (Bipolar Junction Transistor,
BJT) มีขาใช้งาน 3 ขา คือ เบส (Base, B) คอลเล็กเตอร์ (Collector, C) และอิมิตเตอร์ (Emitter, E) ซ่ึง
ทรานซิสเตอร์เมื่อแบ่งตามโครงสร้างของสารกึ่งตัวนำมี 2 ชนิด คือ ทรานซิสเตอร์ชนิดเอ็นพีเอ็น (NPN
Transisitor) กบั ทรานซสิ เตอร์ชนดิ พีเอ็นพี (PNP Transistor)

1.2 ทรานซสิ เตอร์ชนดิ NPN
.1

โครงสร้างและสัญลกั ษณ์ของทรานซิสเตอรช์ นดิ NPN แสดงดงั ภาพที่ 1.1

(ก) โครงสร้าง (ข) สญั ลักษณ์

ภาพท่ี 1.1 ทรานซสิ เตอรช์ นดิ NPN

ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ประกอบด้วยรอยต่อของสารกึ่งตัวนำ 2 รอยต่อ ซึ่งขาเบสอยู่
ตรงกลาง จะเติมสารเจือปนในปริมาณที่น้อยกว่าสารกึ่งตัวนำที่ขาคอลเล็กเตอร์และสารกึ่งตัวนำที่ขา
อิมิตเตอร์ กล่าวคือ ขาอิมิตเตอร์จะถูกเติมด้วยสารเจือปนมากที่สุด ทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขา
อมิ ิตเตอร์ มคี า่ มากกว่ากระแสไฟฟา้ ท่ีไหลผ่านขาเบสและกระแสไฟฟ้าที่ไหลผา่ นขาคอลเลก็ เตอร์ สว่ น

2

สัญลักษณ์ ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN สังเกตได้คือ มีหัวลูกศรซื้ออกไปทางขาอิมิตเตอร์ ดังนั้นขาอิมิตเตอร์
จะต่อออกมาจากสารกึ่งตัวนำชนิด N ขาเบสต่อออกจากสารกึ่งตัวนำชนิดพี และขาคอลเล็กเตอร์ต่อออก
จากสารกงึ่ ตวั นำชนดิ N

1.3 ทรานซสิ เตอร์ชนดิ PNP
.1 โครงสร้างและสญั ลกั ษณท์ รานซสิ เตอรช์ นิด PNP แสดงดงั ภาพที่ 1.2

(ก) โครงสรา้ ง (ข) สัญลักษณ์

ภาพที่ 1.2 ทรานซสิ เตอร์ชนิด PNP

ทรานซิสเตอร์ชนิดพีเอ็นพี่ประกอบด้วยรอยต่อของสารกึ่งตัวนํา 2 รอยต่อเช่นเดียวกับ
ทรานซิสเตอร์ ชนิดเอ็นพีเอ็นเพียงแตต่ อ่ กลับขัว้ ไฟฟ้ากนั น่นั คือ ขาอิมติ เตอรต์ ่อออกจากสารกึง่ ตวั นําชนิด
พี ขาเบสต่อ ออกจากสารกึ่งตัวนําชนิดเอ็น และขาคอลเล็กเตอร์ต่อออกจากสารกึ่งตัวนําชนิดพี่ ส่วน
สญั ลกั ษณข์ อง ทรานซสิ เตอร์ชนิดพเี อน็ พน้ี สงั เกตไดค้ อื ท่ขี าอมิ ิตเตอร์จะมหี ัวลูกศรชีเ้ ข้าไปที่ขาเบส

3

หนว่ ยท่ี 2
การไบแอสทรานซิสเตอร์

2.1 การไบแอสทรานซิสเตอร์

.1 การไบแอสทรานซิสเตอร์ (Transistor Biasing) คอื การกำหนดจุดทำงานอยา่ งเหมาะสม

และถูกต้องให้กับทรานซิสเตอร์ โดยทรานซิสเตอร์ทำหนา้ ท่ีขยายกระแสไฟฟ้าให้มคี ่าสงู ขึน้ ซึ่งอาศัย การ
ควบคุมกระแสไฟฟ้าทางด้านอินพุตในปริมาณที่ต่ำ เพื่อให้ได้กระแสไฟฟ้าทางด้านเอาต์พุตในปริมาณท่ี
สูงข้ึน กลา่ วคือ นำกระแสไฟฟ้าเบสอินพุตควบคุมกระแสไฟฟ้าคอลเล็กเตอร์เอาต์พุต ทำให้ทรานซิสเตอร์
ทำงานนำกระแสไฟฟ้า สง่ ผลใหค้ า่ แรงดนั ไฟฟ้าคัต - อนิ (Cut - in Voltage) ระหว่างเบสกับอิมิตเตอร์ มี
ค่าประมาณ 0.2 V ถึง 0.3 V กรณที เ่ี ป็นทรานซิสเตอร์ชนิดเจอร์เมเนียม (Germanium Transistor) และ
จะมคี า่ ประมาณ 0.6 V ถึง 0.7 V กรณีทีเ่ ปน็ ทรานซิสเตอรช์ นิดซลิ ิกอน (Silicon Transistor)

2.2 การไบแอสทรานซสิ เตอรช์ นดิ NPN

.1

ภาพที่ 2.1 การไบแอสทรานซิสเตอร์ชนดิ NPN

4

การไบแอสทรานซิสเตอรช์ นิดเอ็นพีเอ็นแสดงในภาพที่ 2.1 นั่นคือจะต้องป้อนแรงดนั ไฟ
ตรง 2 ชุด ซึ่งแรงดันไฟตรงชุดแรกจะไบแอสตรงบริเวณซาเบสกับขาอิมิตเตอร์กำหนดเป็นแรงดันไฟฟ้า
VBE ขณะที่ แรงดันไฟตรงชุดที่สองจะไบแอสกสับบริเวณขาคอลเล็กเตอร์กับขาเบสกำหนดเป็น
แรงดันไฟฟ้า VCB จึงทำให้ศักย์ไฟฟ้าขาคอลเล็กเตอร์ (Collector Voltage, VC) มีค่าเป็นบวกสูงสุด
ศักย์ไฟฟ้าขาเบส (Base Voltage, VB) มีค่าเป็นบวกรองลงมา และศักย์ไฟฟ้าขาอิมิตเตอร์ (Emitter
Voltage, VE) จะมีคา่ เป็นสบสงู สดุ

เม่ือคา่ แรงดันไฟฟา้ จากแหลง่ จา่ ยแรงดนั VBE สงู กวา่ แรงดันไฟฟ้าคัต - อนิ ทรานซสิ เตอร์
จะมีกําลังมากพอที่จะผลักโฮล (Hole) ในเบสไหลผ่านรอยต่อระหว่างขาเบสกับขาอิมิตเตอร์เข้าไปที่ขา
อิมิตเตอร์ จากนั้นถูกศักย์ไฟฟ้าลบจากขั้วลบของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า VBE ดึงดูดให้วิ่งผ่านไปท่ี VBE ทำ
ให้กระแส ไฟฟ้าเบส (Base Current, IB) ทางอินพุตไหลได้ ศักย์ไฟฟ้าบวกที่มีค่าสูงของแหล่งจ่าย
แรงดันไฟฟา้ VCB มกี าํ ลงั สงู พอที่จะผลักโฮลในเบสให้ผ่านรอยต่อเข้าไปที่ขาอิมติ เตอรใ์ ต้และถูกศักย์ไฟฟ้า
ลบจากแหล่งจ่าย VCB ถึงดูดให้วิ่งออกจากขาอิมิตเตอร์ผ่านแหล่งจ่าย VBE เข้ามาที่ขั้วลบของแหล่งจ่าย
VCB

เมื่อโฮลในเบสถูกผลักออกไปเข้าท่ีขาอิมิตเตอร์จะทำให้เบสขาดโฮล เบสจึงแสดงอำนาจ
เปน็ ประจไุ ฟฟา้ ลบเพ่ือดึงดูดประจุไฟฟ้าบวกจากแหล่งจ่าย VCB ใหเ้ คลื่อนท่ีออกจากขว้ั บวกของ VCB ผ่าน
ทางคอลเล็กเตอร์ ส่งผ่านรอยต่อระหว่างคอลเล็กเตอร์กับเบสเพื่อมาแทนที่โฮลในเบสที่ขาดไป แต่ก็ถูก
ผลักตอ่ ใหผ้ ่านไปท่ขี าอมิ ติ เตอร์และถูกศักย์ไฟฟ้าลบจากแหล่งจ่าย VCB ดึงดดู ให้เขา้ มายงั ข้ัวลบ ทำให้เกิด
กระแสไฟฟา้ คอลเลก็ เตอร์ (Collector Current, IC) ทางเอาตพ์ ตุ นัน่ คอื ทรานซสิ เตอรน์ ำกระแสไฟฟ้าได้

เมือ่ ทรานซิสเตอรช์ นดิ เอน็ พเี อ็นนำกระแสไฟฟ้า จะทำใหค้ ่าความต้านทานและ
แรงดันไฟฟ้าระหวา่ งขาคอลเลก็ เตอร์กับขาอิมิตเตอร์มีค่าลดลง ศกั ย์ไฟฟา้ ทเี่ บสเมื่อเทียบกบั อิมิตเตอร์
(VBE) จะมีค่าระหว่าง 0.2 V ถึง 0.3 V กรณที ่เี ป็นทรานซิสเตอร์ชนดิ เจอร์เมเนยี ม และจะมแี รงดนั ไฟฟา้
ระหว่าง 0.6 V ถงึ 0.7 V กรณที เ่ี ป็นทรานซสิ เตอรช์ นดิ ซลิ ิกอนซึง่ แรงดนั ไฟฟ้าระหวา่ งเบสกับอมิ ิตเตอร์
ของทรานซิสเตอรช์ นดิ เอ็นพีเอ็นน้ี เรียกวา่ แรงดนั ไฟฟ้าคัต - อนิ หรือ
นี โวลเตจ (Knee Voltage)

การนำกระแสไฟฟ้าอินพุตส่วนน้อย เพื่อควบคุมกระแสไฟฟ้าเอาต์พุตในปริมาณทีส่ ูงขึ้น
ทำให้ทรานซิสเตอร์นำกระแสไฟฟ้า ซึ่งผลรวมของกระแสไฟฟ้าเบสอินพุต ( IB) กับกระแสไฟฟ้า
คอลเล็กเตอรเ์ อาตพ์ ตุ (IC) ไดเ้ ป็นกระแสไฟฟ้าอมิ ติ เตอร์ (Emitter Current, IE)

ดงั นั้น IE = IB + IC

5

2.3 การไบแอสทรานซิสเตอรช์ นิด PNP
.1

ภาพที่ 2.2 การไบแอสทรานซิสเตอรช์ นิด PNP

การไบแอสทรานซสิ เตอร์ชนิดพเี อน็ พีแสดงในรูปที่ 2.2 โดยจะไบแอสตรงบรเิ วณ
อมิ ิตเตอร์กับเบส (สาร P ทอ่ี ิมติ เตอรต์ ่อกับข้ัวบวกของแหล่งจา่ ยแรงดนั ไฟฟ้า VEB และสารเอน็ ทีเ่ บสต่อ
เขา้ กบั ข้ัวลบของแหลง่ จา่ ย VEB) ขณะเดยี วกันจะไบแอสกลับระหวา่ งขาเบสกับคอลเลก็ เตอร์ (สาร P ท่ี
คอลเลก็ เตอร์ต่อเข้า ขั้วลบของแหลง่ จา่ ยแรงดันไฟฟา้ VBC และสาร N ทเี่ บสต่อเข้าขวั้ บวกของแหลง่ จ่าย
VBC) จงึ ทำใหศ้ กั ย์ไฟฟ้าขาอิมิตเตอร์ (VE) มีคา่ เป็นบวกสงู สุด ศกั ย์ไฟฟา้ ขาคอลเล็กเตอร์ (VC) มีค่าเป็นลบ
สงู สดุ และศักย์ไฟฟา้ ขาเบส (VB) มคี า่ เปน็ ลบเมอ่ื เทยี บกับศักย์ไฟฟ้าทางขาอิมติ เตอร์

เมื่อปรับแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า VEB ให้มีค่าต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าคัต -
อิน (แรงดันไฟฟ้า VEB ต่ำกว่า 0.7 โวลต์ เมื่อเป็นทรานซิสเตอร์ชนิดซิลิกอนและแรงดันไฟฟ้า VEB ต่ำกว่า
0.3 โวลต์ เมื่อเป็นทรานซิสเตอร์ชนิดเจอร์เมเนียม) จะทำให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านรอยต่อระหว่างขา
เบสกับ อิมติ เตอร์ สว่ นรอยต่อระหวา่ งขาเบสกับคอลเล็กเตอร์กจ็ ะไม่มีกระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นเชน่ กัน

เม่ือปรับแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายแรงดัน VEB ให้สงู กว่าแรงดันไฟฟ้าคตั - อิน จะทำให้
มกี ระแสไฟฟ้าไหลผ่านรอยต่อระหว่างขาเบสกบั อิมิตเตอร์ เรยี กวา่ กระแสไฟฟา้ เบส (IB) โดยกระแสไฟฟ้า
เบส ไหลจากขั้วบวกของแหล่งจา่ ยแรงดัน VEB ส่งผ่านรอยต่ออิมิตเตอร์กบั เบส ออกทางขาเบส ครบวงจร
กับขั้วสบของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า VEB ลักษณะเช่นนี้ แรงดันไบแอสกลับระหว่างอิมิตเตอร์กับ
คอลเล็กเตอร์ จึงมีแรงเพียงพอที่จะผลักให้โฮลและอิเล็กตรอนอิสระ (Free Electron) ให้ข้ามรอยต่อ
ดังกล่าวได้ จึงเกิด กระแสไฟฟ้าอีกชุดหนึ่งไหลผ่านตามค่าแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้ระหว่างขาเบสกับ
คอลเล็กเตอร์ เรยี กว่า กระแสไฟฟา้ คอลเลก็ เตอร์ (IC)

6

อย่างไรก็ตามเมื่อทรานซิสเตอร์ชนิดพีเอ็นพีนำกระแสไฟฟ้า จะทําให้ค่าความต้านทาน
และแรงดันไฟฟ้าระหว่างขาอิมิตเตอร์กับคอลเล็กเตอร์มคี ่าลดลง ส่งผลใหศ้ ักย์ไฟฟ้าที่อิมิตเตอร์เม่ือเทียบ
กับเบส (VEB) จะมีค่าระหว่าง 0.2 V ถึง 0.3 V กรณีที่เป็นทรานซิสเตอร์ชนิดเจอร์เมเนียม และศักย์ไฟฟ้า
บรเิ วณ ดังกลา่ วมีค่าระหว่าง 0.6 V ถงึ 0.7 V กรณีท่ีเป็นทรานซิสเตอรช์ นดิ ซิลกิ อน

7

หน่วยที่ 3
วงจรคอมมอนของทรานซสิ เตอร์

คอมมอน (Common) คือ จุดร่วมของสัญญาณทางด้านอินพุตและสัญญาณทางด้าน
เอาต์พุตของวงจรขยายสัญญาณท่ีทำงานโดยทรานซสิ เตอร์หรือเฟต แต่เน่อื งจากขาใชง้ านทรานซิสเตอร์มี
3 ขา การทำงานของวงจรคอมมอนแบบต่าง ๆ ของทรานซสิ เตอรจ์ ึงมี 3 คอมมอน คือ

1. วงจรคอมมอนเบส (Common Base)
2. วงจรคอมมอนคอลเลก็ เตอร์ (Common Collector)
3. วงจรคอมมอนอิมติ เตอร์ (Common Emitter)

3.1 วงจรคอมมอนเบส
.1

ภาพที่ 3.1 วงจรคอมมอนเบส

วงจรคอมมอนเบสหรือวงจรเบสรว่ มทีน่ ำขาเบสเป็นจุดร่วมสัญญาณทางด้านอินพุตและ
เอาตพ์ ุต แสดงดังภาพที่ 3.1 อธิบายดงั นี้

1. สัญญาณอินพุตจะป้อนเข้าที่ขาอิมิตเตอร์ ส่วนสัญญาณเอาต์พุตส่งออกไปทางขา
คอลเล็กเตอร์ กระแสไฟฟ้าทางด้านอินพุตคือกระแสไฟฟา้ อมิ ิตเตอร์ และกระแสไฟฟ้าทางดา้ นเอาต์พุตคือ
กระแสไฟฟา้ คอลเล็กเตอร์

2. การเปลี่ยนแปลงของสัญญาณอินพุตจะทำให้กระแสไฟฟ้าอิมิตเตอร์เกิดการ
เปล่ยี นแปลง ส่งผลใหก้ ระแสไฟฟา้ คอลเลก็ เตอร์เปลย่ี นแปลงตามไปดว้ ย

8

3. สัญญาณอินพุตกับสัญญาณเอาต์พุตมีเฟสเหมือนกัน กล่าวคือ เมื่อสัญญาณเสียงเฟส
บวก ปอ้ นเข้าทอ่ี ินพุต ทำใหท้ รานซิสเตอร์ Q1 ทำงานได้น้อยลง คา่ ความตา้ นทานระหวา่ งขาคอลเล็กเตอร์
กับอิมิตเตอร์ของ Q1 มีค่าสูงขึ้น ศักย์ไฟฟ้าขาคอลเล็กเตอร์ของ Q1 จึงสูงขึ้น Q1 จึงขยายสัญญาณเสียง
เฟสบวกออกไปทางด้านเอาตพ์ ุต

ในทำนองเดียวกัน เมื่อสัญญาณเฟสลบป้อนเข้าที่อินพุต ทำให้ทรานซิสเตอร์ Q1 ทำงาน
ได้มากขึ้น ค่าความต้านทานระหว่างขาคอลเล็กเตอร์กับอิมิตเตอร์ของ Q1 มีค่าลดลง ศักย์ไฟฟ้าขา
คอลเลก็ เตอรข์ อง Q1 จงึ ลดลง Q1 จึงขยายสัญญาณเสียงเฟสลบออกไปทางด้านเอาต์พตุ

4. อินพุตอิมพีแดนซ์ (Impedance Input) ของวงจรมีค่าต่ำประมาณ 50 โอห์ม
เนอ่ื งจากขา อมิ ติ เตอรถ์ ูกไบแอสตรง ส่วนเอาต์พุตอมิ พีแดนซ์ (Impedence Output) มีคา่ สงู ประมาณ 1
M  กล่าวคือ ท่ขี าคอลเล็กเตอร์ถกู ไบแอสกลับ

5. อัตราการขยายกระแสไฟฟา้ (Current Gain) ใช้สญั ลักษณ์ α (แอลฟา) คอื อัตราส่วน
ระหวา่ งกระแสไฟฟ้าคอลเลก็ เตอรเ์ อาต์พุต (IC) กับกระแสไฟฟา้ อิมิตเตอรอ์ ินพตุ (IE) ซง่ึ α น้ี จะมีคา่ น้อย
กวา่ 1 เท่า เสมอ

α = I0 = IC
Ii IE

6. อตั ราขยายแรงดันไฟฟ้า (Voltage Gain) ใช้สัญลักษณ์ AV คอื อตั ราส่วนระหว่างแรง

ไฟฟา้ เอาต์พตุ (ICRC) กับแรงดันไฟฟ้าอินพุต (IERE)

AV = V0 = ICRC
Vi IERE

7. อัตราขยายกาํ ลังไฟฟ้า (Power Gain) ใช้สญั ลกั ษณ์ PG คือ ผลคูณระหว่างอตั ราขยาย

กระแสไฟฟา้ กับอัตราขยายแรงดันไฟฟา้

PG = αAV

3.2 วงจรคอมมอนคอลเล็กเตอร์
.1

ภาพท่ี 3.2 วงจรคอมมอนคอลเล็กเตอร์

9

วงจรคอมมอนคอลเลก็ เตอร์หรอื วงจรคอลเล็กเตอร์ร่วมทีน่ ำขาคอลเลก็ เตอร์เป็นจุดร่วม
สัญญาณทางด้านอินพุตและเอาต์พุต ซึ่งวงจรคอมมอนคอลเล็กเตอร์เรียกอีกอย่างหนึ่งว่า วงจรตาม
อมิ ติ เตอร์ (Emitter Follower) แสดงดงั ภาพท่ี 3.2 อธบิ ายดังน้ี

1. สัญญาณอินพุตจะป้อนเข้าที่ขาเบส ส่วนสัญญาณเอาต์พุตส่งออกไปทางขาอิมิตเตอร์
กระแสไฟฟ้าทางด้านอินพุตคือกระแสไฟฟ้าเบส และกระแสไฟฟ้าทางด้านเอาต์พุตคือกระแสไฟฟ้า
อิมิตเตอร์ ซึ่งเมื่อกระแสไฟฟ้าเบสเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย จะทำให้กระแสไฟฟ้าอิมิตเตอร์เปลี่ยนแปลง
จำนวนมาก

2. โดยทั่วไปใช้เป็นวงจรกันชน เรียกว่า บัฟเฟอร์ (Bufer Circuit) ซึ่งเป็นวงจรกั้นกลาง
ระหว่าง วงจรขยายภาคหนึ่งกับวงจรขยายอีกภาคหนึ่งหรือเป็นวงจรป้องกันการเกิดกระทบกระเทือนกัน
ระหวา่ ง 2 วงจร เช่น ใชเ้ ปน็ วงจรแมตชงิ หรือเชือ่ มโยงระหว่างวงจรที่มีคา่ เอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูงกับวงจรท่ี
มคี ่าอินพุตอิมพีแดนซต์ ำ่ เพื่อการถ่ายทอดกำลังไดเ้ ต็มทโ่ี ดยสูญเสียนอ้ ยทส่ี ุด

3. สญั ญาณอินพตุ กบั สัญญาณเอาต์พุตมเี ฟสเหมือนกนั กลา่ วคือ เม่ือมีสัญญาณเสียงเฟส
บวก ปอ้ นเข้าทางดา้ นอินพุต ทำใหท้ รานซิสเตอร์ Q1 ทำงานได้มากข้ึน คา่ ความต้านทานและแรงดันไฟฟ้า
ระหว่างขาคอลเลก็ เตอร์กบั อิมิตเตอร์ของ Q1 ลดลง สง่ ผลให้ศกั ย์ไฟฟ้าขาอิมติ เตอร์ของ Q1 มคี ่าสูงขนึ้ Q1
จงึ ขยายสญั ญาณเสยี งเฟสบวกออกไปทางดา้ นเอาต์พตุ

ในทํานองเดียวกนั เมื่อสัญญาณเสียงเฟสลบป้อนเขา้ ที่อินพุต จะทำให้ทรานซิสเตอร์ Q1
ทำงานได้น้อยลง ค่าความต้านทานและแรงดันไฟฟ้าระหว่างขาคอลเล็กเตอร์กับอิมิตเตอร์ของ Q1 มีค่า
สูงขึ้น ส่งผลให้ศกั ย์ไฟฟ้าขาอิมิตเตอร์ของ Q1 มีค่าลดลง Q1 จึงขยายสัญญาณเสยี งเฟสลบออกไปทางด้าน
เอาตพ์ ุต

4. อินพตุ อมิ พีแดนซ์มีค่าสูงประมาณ 300 k  เน่ืองจากขาเบสถกู ไบแอสกลบั เมื่อเทียบ
กับ แรงดันไฟฟ้าที่ขาคอลเล็กเตอร์ ส่วนเอาต์พุตอิมพีแดนซ์มีค่าต่ำประมาณ 300  เพราะที่ขา
อิมิตเตอร์ ถูกไบแอสตรงเมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าที่ขาคอลเล็กเตอร์และเป็นค่าอิมพีแดนซ์ที่ขนานอยู่กับ
คา่ ความตา้ นทาน RE

5. อตั ราขยายกระแสไฟฟ้า ใชส้ ญั ลกั ษณ์แกมมา ( γ ) คือ อตั ราสว่ นระหว่างกระแสไฟฟ้า
อมิ ิตเตอร์เอาตพ์ ุต (IE) กับกระแสไฟฟา้ เบสอนิ พตุ (IB)

γ = I0 = IE
Ii IB

6. อัตราขยายแรงดันไฟฟ้า (AV) มีค่าน้อยกว่า 1 เท่า หรือไม่เกิดการขยายแรงดันไฟฟ้า
เนือ่ งจากแรงดนั ไฟฟ้าทางดา้ นเอาต์พุต (IERE) จะมีคา่ ตำ่ กว่าแรงดันไฟฟา้ ทางดา้ นอนิ พตุ (IBRB)

AV = V0 = IERE
Vi IBRB

7. อัตราขยายกำลังไฟฟ้า PG = γAV

10

3.3 วงจรคอมมอนอมิ ติ เตอร์
.1

ภาพที่ 3.3 วงจรคอมมอนอมิ ิตเตอร์

วงจรคอมมอนอิมิตเตอร์หรือวงจรอิมิตเตอร์ร่วมที่นำขาอิมิตเตอร์เป็นจุดร่วมสัญญาณ
ทางดา้ นอินพุตและเอาต์พุต แสดงดังภาพที่ 3.3 อธิบายดังน้ี

1. สัญญาณอินพุตจะป้อนเข้าที่ขาเบส สัญญาณเอาต์พุตส่งออกทางขาคอลเล็กเตอร์
กระแสไฟฟ้าทางด้านอินพุตคือกระแสไฟฟ้าเบส (RB ทำหน้าที่จำกัดกระแสไฟฟ้าเบส) และกระแสไฟฟ้า
ทางด้านเอาต์พุตคือ กระแสไฟฟ้าคอลเล็กเตอร์ (RC ทำหน้าที่จำกัดกระแสไฟฟ้าคอลเล็กเตอร์) ซึ่งเม่ือ
กระแส ไฟฟา้ เบสเปลี่ยนแปลงเลก็ น้อย จะทำให้กระแสไฟฟา้ คอลเลก็ เตอร์เปล่ยี นแปลงจำนวนมาก

2. โดยทั่วไปวงจรคอมมอนอิมิตเตอร์ถูกนำไปใช้ในวงจรขยายสัญญาณเสียง อาทิ
วงจรขยาย สัญญาณเสียงจากไมโครโฟน วงจรปรบั แต่งเสียงทุ่ม - แหลม เปน็ ต้น

3. สัญญาณอินพุตแตกต่างจากสัญญาณเอาต์พุต 180 องศา กล่าวคือ เมื่อมี
สัญญาณเสียงเฟสบวกป้อนเข้าทางอินพุต ทำให้ทรานซิสเตอร์ Q1 นำกระแสไฟฟ้าได้มากขึ้น ค่าความ
ต้านทานและแรงดันไฟฟ้าระหว่างคอลเล็กเตอร์กับอิมิตเตอร์ของ Q1 มีค่าลดลง ส่งผลให้ศักย์ไฟฟ้าขา
คอลเล็กเตอร์ของ Q1 มีคา่ ลดลงด้วย Q1 จงึ ขยายสัญญาณเสยี งเฟสลบออกทางด้านเอาต์พุต

ในทำนองเดียวกัน เมื่อมีสัญญาณเสียงเฟสลบป้อนเข้าที่อินพุต จะทำให้ทรานซิสเตอร์
Q1 นํากระแสไฟฟ้าน้อยลง ค่าความต้านทานและแรงดันไฟฟ้าระหวา่ งคอลเล็กเตอร์กบั อิมิตเตอร์ของ Q1
มีค่าสูงขึ้น ส่งผลให้ศักย์ไฟฟ้าขาคอลเล็กเตอร์ของ Q1 มีค่าสูงขึ้น Q1 จึงขยายสัญญาณเสียงเฟสบวกออก
ทางด้านเอาตพ์ ุต

4. อินพตุ อิมพีแดนซ์ของวงจรอิมิตเตอร์รว่ มมีค่าปานกลางประมาณ 1 k  เน่ืองจากขา
เบสถูกไบแอสตรง เมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าทางขาอิมิตเตอร์ขณะที่เอาต์พุตอิมพีแดนซ์มีค่า 50 k 
เน่อื งจากทีข่ าคอลเลก็ เตอร์ถกู ไบแอสกลับเมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าท่ีขาอิมติ เตอร์

11

5. อัตราขยายกระแสไฟฟ้าใช้สัญลักษณ์เบต้า ( β ) หรือเขียนแทนด้วย hFE ซึ่งหมายถึง
อัตราขยายกระแสไฟตรง หาได้จากอัตราส่วนระหว่างกระแสไฟฟ้าคอลเล็กเตอร์เอาต์พุต ( IC) กับ

กระแสไฟฟ้าเบสอนิ พุต (IB)

β = I0 = IC
Ii IB

6. อตั ราขยายแรงดันไฟฟา้ AV = V0 = ICRC
Vi IBRB

7. อตั ราขยายกําลงั ไฟฟ้า PG = βAV

12

หนว่ ยท่ี 4
วงจรไบแอสทรานซสิ เตอร์

วงจรไบแอสทรานซิสเตอร์ คือ การกำหนดจุดทำงานให้แก่ทรานซิสเตอร์ได้ทำงาน
ถกู ต้องและเหมาะสม

4.1 วงจรไบแอสคงที่
.1

ภาพที่ 4.1 วงจรไบแอสคงที่แบบคอมมอนอมิ ิตเตอร์

1. เมื่อทรานซิสเตอร์ Q1 ได้รับแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า +VCC จะทำให้
กระแสเบส (IB) เกิดขนึ้ กอ่ นเปน็ อันดบั แรกโดยไหลจากข้วั บวกของแหลง่ จ่ายแรงดันไฟฟา้ +VCC ส่งผ่าน RB
เข้าไปท่ีเบสออกไปท่ีอมิ ิตเตอร์ของ Q1 ครบวงจรกับกราวด์ ลักษณะเชน่ นี้จึงทำให้คา่ แรงดนั ไฟฟ้า และค่า
ความต้านทานระหว่างขาคอลเล็กเตอร์กับอิมิตเตอร์ของ Q1 ลดลง ทำให้กระแสไฟฟ้าคอลเล็กเตอร์ (IC)
ไหลได้โดยเริ่มไหลจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า +VCC ส่งผ่าน RC เข้าไปที่คอลเล็กเตอร์ออกไปที่อิมิตเตอร์
ของ Q1 ครบวงจรกับกราวด์

2. ใช้กฎแรงดนั ไฟฟ้าของเคอรช์ อฟฟ์พิจรรากระแสไฟฟ้าอนิ พุต (IB)

จะได้ IBRB + VBE = VCC

IBR B = VCC − VBE

 IB = VCC − VBE
RB

13

2. ใช้กฎแรงดันไฟฟา้ ของเคอรช์ อฟฟพิจารณากระแสไฟฟา้ เอาต์พุต (IC)
จะได้ ICRC + VCE = VCC

ICR C = VCC − VCE

 IC = VCC − VCE
RC

ตัวอย่างที่ 4.1 จากภาพที่ 4.2 แสดงวงจรไบแอสคงที่ของทรานซิสเตอร์ชนิดซิลิกอน จงคำนวณหา
กระแสไฟฟา้ IB, IC และแรงดันไฟฟา้ VCE มีค่าเท่าไร

ภาพที่ 4.2 ภาพประกอบตัวอยา่ งท่ี 4.2

วิธีทำ

กำหนดแรงดันไฟฟ้าเบสกับอิมเิ ตอรจ์ ากชนดิ ของทรานซสิ เตอร์ = 0.7 V

1. กระแสไฟฟา้ เบส IB = VCC − VBE = 12 − 0.7
RB 56 k

IB = 201.79 μA
2. อัตราขยายกระแสไฟฟา้
กระแสไฟฟา้ คอลเลก็ เตอร์ β = IC
IB

IC = βIB = (100)(201.79 μA)

 IC = 0.02 A

3. แรงดันไฟฟา้ คอลเลก็ เตอรก์ ับอิมิตเตอร์

VCE = VCC − ICR C
= 12 − (0.02 A  220 )

 VCE = 7.6 V

14

ดังนน้ั กระแสไฟฟ้า IB = 201.79 μA ตอบ
กระแสไฟฟ้า IC = 0.02 A
แรงดันไฟฟ้า VCE = 7.6 V

4.2 วงจรไบแอสอมิ ติ เตอรส์ เตบไิ ลซ์

.1

วงจรไบแอสอิมิตเตร์สเตบิไลซ์ (Stabilized Emitter Bias) เรียกสั้น ๆ ว่า วงจรไบแอส
อิมิตเตอร์ ลักษณะการตอ่ วงจรเพยี งเพมิ่ ตัวต้านทานเข้าไปทางขาอมิ ติ เตอร์ของทรานซสิ เตอร์ ทำให้วงจรมี
เสถียรภาพมนั่ คงยิง่ ขึน้ เม่อื อุณหภมู เิ ปลี่ยนแปลงไป แสดงดังภาพท่ี 4.3 มรี ายละเอียดดังนี้

ภาพท่ี 4.3 วงจรไบแอสอมิ ิตเตอรส์ เตบิไลซ์

1. เมื่อทรานซิสเตอร์ Q1 ได้รับแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า +VCC จะทำให้
กระแสไฟฟ้าเบส (IB) เกิดขึ้นโดยไหลจากขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดนั ไฟฟ้า +VCC ส่งผ่าน RB เข้าไปที่เบส
ออกไปที่อิมิตเตอร์ของ Q1 ส่งผ่าน RE ครบวงจรกับกราวด์ ลักษณะเช่นนี้จึงทำให้ค่าแรงดนั ไฟฟ้า และค่า
ความต้านทานระหวา่ งคอลเล็กเตอร์กับอิมิตเตอร์ของ Q1 มีค่าลดลง ทำให้กระแสไฟฟ้าคอลเล็กเตอร์ (IC)
เกดิ ขน้ึ ได้โดยไหลจากข้ัวบวกของแหล่งจา่ ยแรงดนั ไฟฟ้า +VCC สง่ ผา่ น RC เขา้ ไปทีค่ อลเล็กเตอร์ ออกไปท่ี
อิมติ เตอรข์ อง Q1 ส่งผ่าน RE ครบวงจรกบั กราวด์

2. ใชก้ ฎแรงดนั ไฟฟา้ ของเคอร์ชอฟฟ์พิจารณากระแสไฟฟ้าทางด้านอนิ พตุ (IB)

IBR B + VBE + IER E = VCC
IBR B + VBE + (IC + IB )R E = VCC
IBR B + VBE + (βIB + IB )R E = VCC

15

IB (R B + (β +1)RE ) = VCC − VBE

 IB = VCC − VBE
RB + (β +1)RE

2. ใช้กฎแรงดันไฟฟ้าของเคอรช์ อฟฟ์พิจารณากระแสไฟฟ้าทางดา้ นเอาตพ์ ุต (IC)

2. จะได้ ICRC + VCE + IERE = VCC

2. แต่กระแสไฟฟ้าคอลเล็กเตอร์ (IC) มคี ่าประมาณเทา่ กับกระแสไฟฟ้าอมิ ิตเตอร์ (IE)

2. จะได้ ICR C + VCE + ICR E = VCC

IC (RC + R E ) + VCE = VCC

 IC = VCC − VCE
RC + RE

ตัวอย่างที่ 4.2 จากภาพที่ 4.4 แสดงวงจรไบแอสอิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์ชนิดซิลิกอน จงคำนวณหา
IB, IC, IE, VCE, VB, VC และ VE มคี ่าเทา่ ไร

ภาพท่ี 4.4 ภาพประกอบตวั อย่างท่ี 4.2

วิธีทำ

1. กระแสไฟฟ้าเบส IB = VCC − VBE
RB (β +1)RE

= 12 − 0.7
(100 k) +[(100 +1)(220 )]

= 11.3 V
122, 220 

 IB = 92.46 μA
IC = βIB = (100)(92.46 μA)
2. กระแสไฟฟ้าคอลเลก็ เตอร์

16

 IC = 9.25 mA

3. กระแสไฟฟ้าอิมติ เตอร์ IE = IC + IB = (9.25 mA) + (92.46 μA)

 IE = 9.34 mA

4. แรงดันไฟฟ้าระหว่างคอลเลก็ เตอร์กับอมิ ิตเตอร์ คอื VCE

VCE = VCC − IC (R C + R E )
= 12 −[(9.25 mA)(470  + 220 )]

5. แรงดนั ไฟฟ้าเบส = 12 − 6.38
VCE = 5.62 V
VB = VCC − IBRB = 12 − (92.46 μA 100 k)

= 12 − 9.25

 VB = 2.75 V

6. แรงดันไฟฟ้าคอลเลก็ เตอร์ VC = VCC − ICRC

= 12 − (9.25 mA  470 ) = 12 V − 4.35 V

 VC = 7.65 V

7. แรงดันไฟฟ้าอิมติ เตอร์ VE = IERE

= (9.34 mA  220 )

 VE = 2.05 V

ดังน้นั IB = 92.46 μA , IC = 9.25 mA , IE = 9.34 mA , VCE = 5.62 V , VB = 2.75 V ,

VC = 7.65 V และ VE = 2.05 V ตอบ

17

หนว่ ยที่ 5
วงจรใช้งานของทรานซสิ เตอร์

ทรานซิสเตอรส์ ามารถนําไปใช้งานวงจรอิเล็กทรอนิกสอ์ ย่างหลากหลาย อาทิ วงจรสวิตซ์
อิเลก็ ทรอนกิ ส์ วงจรขยายสัญญาณเสยี ง วงจรรักษาระดบั แรงดนั ไฟฟ้า เป็นต้น

5.1 วงจรสวติ ซ์อเิ ล็กทรอนกิ ส์
.1

ภาพท่ี 5.1 วงจรสวติ ซอ์ เิ ลก็ ทรอนกิ ส์
วงจรสวิตซ์อิเล็กทรอนิกส์ แสดงดังภาพที่ 5.1 ซึ่งเมื่อกดสวิตซ์ S1 ให้ต่อวงจร
กระแสไฟฟ้าเบส อินพุตจะผ่านทาง R2 ส่งผ่านเบสออกไปที่อิมิตเตอร์ของ Q1 ครบวงจรกับกราวด์
ลักษณะเช่นนี้ทำให้ ค่าความต้านทานและแรงดันไฟฟ้าระหว่างคอลเล็กเตอร์กับอิมิตเตอร์ของ Q1 มีค่า
ลดลง ส่งผลให้เกิดกระแสไฟฟา้ คอลเล็กเตอรเ์ อาตพ์ ุตไหลผา่ น R3 สง่ ผา่ นไดโอดเปลง่ แสง LED ไหลผ่านขา
คอลเล็กเตอร์ของ Q1 ครบวงจรกับกราวด์ ทำให้ไดโอดเปล่งแสง LED สว่าง จึงสรุปได้คือ เมื่อ
ทรานซิสเตอร์ Q1 ทำงาน นำกระแสไฟฟ้าได้ตามปกติ จะทำให้ LED สว่างในกรณีที่กดสวิตซ์ S1 ให้ต่อ
วงจรและจะทำให้ LED ดับ ในกรณีที่ไม่ได้กดสวิตซ์ S1 (โดยปกติสวิตช์ S1 จะตัดวงจร) ซึ่งทิศทาง
กระแสไฟฟ้าเบสอินพุต (หมายเลข 1) และกระแสไฟฟ้าคอลเล็กเตอร์เอาต์พุต (หมายเลข 2) ของ
ทรานซสิ เตอร์ Q1 แสดงในภาพ 5.2

18

ภาพที่ 5.2 ทิศทางกระแสไฟฟา้ ของทรานซสิ เตอร์ Q1

5.2 วงจรขยายสญั ญาณเสียง
.1

ภาพที่ 5.3 วงจรขยายสญั ญาณจากไมโครโฟน
วงจรขยายสัญญาณเสียงที่ทำหน้าที่ขยายสัญญาณจากไมโครโฟน (Microphone
Preamplifier) แสดงในภาพท่ี 5.3 อธบิ ายรายละเอียดดงั น้ี
1. ทรานซิสเตอร์ Q1 และ Q2 จัดการขยายแบบคอมมอนอิมิตเตอร์ ซึ่งการเชื่อมโยง
สัญญาณเสียง (Coupling) ระหว่าง Q1 และ Q2 จะเชื่อมต่อโดยตรง (Direct Coupling) กล่าวคือ นำขา
คอลเล็กเตอรข์ อง Q1 ต่อตรงกับขาเบสของ Q2 ทำให้ลดปญั หาในเรื่องสัญญาณรบกวน นั่นหมายความว่า
Q1 จะต้องขยายสัญญาณเสยี งเพ่ือสง่ ให้กับ Q2 ขยายสญั ญาณสง่ ใหก้ ับภาคขยายเสียงถัดไป นอกจากน้ี Q2
ยังมีหนา้ ท่ีควบคมุ การทำงานของ Q1 เพอื่ ทำให้ Q1 ขยายสญั ญาณเสยี งใหม้ คี วามแรงคงทโ่ี ดยส่งมาจากขา
คอลเล็กเตอร์ของ Q2 ส่งผ่าน R5 เข้าไปทางขาอิมิตเตอร์ของ Q1 ส่งผลให้ลดปัญหาเสียงหวีดหอนจาก
ไมโครโฟนลงไปได้

19

2. อตั ราการขยายแรงดนั ไฟฟ้าถูกกำหนดโดย R4 กบั R5 มคี า่ เท่ากบั 100 เท่า หาได้จาก

อัตราสว่ นระหว่าง R5 กับ R4

อัตราขยายแรงดนั ไฟฟ้า AV = R5 = 10, 000
R4 100

 AV = 100 เท่า

3. สัญญาณเสียงจากไมโครโฟนส่งผ่านทาง C1 เข้าไปที่ขาเบสของ Q1 โดยมี R1 กับ R2

ทำหน้าที่ไบแอสแบบแบ่งแรงดันไฟฟ้าให้กับ Q1 จากนั้น Q1 จึงขยายสัญญาณเสียงออกไปทางขา

คอลเล็กเตอร์ของตัวมันเองแล้วส่งให้กับขาเบสของทรานซิสเตอร์ Q2 จากนั้น Q2 จึงขยายสัญญาณเสียง

ออกไปทางขาคอลเล็กเตอร์แล้วส่งผ่าน C3 ออกไปทางด้านเอาต์พุต เพื่อส่งสัญญาณเสียงให้กับ

ภาคขยายเสียง อื่น ๆ ต่อไป จึงทำให้เฟสเสียงทางด้านอินพุตและเฟสเสียงทางด้านเอาต์พุตมีเฟสเสียง

เดียวกนั

5.2 วงจรรักษาระดบั แรงดนั ไฟฟ้า
.1

ภาพที่ 5.4 วงจรรักษาระดับแรงดนั ไฟฟ้า

วงจรรักษาระดับแรงดันไฟฟา้ อยา่ งคงทเี่ รยี กวา่ วงจรเรกเู ลเตอร์ (Regulator Circuit)
ซงึ่ วงจรเรกูเลเตอร์ทใี่ ชท้ รานซสิ เตอร์ แสดงดังภาพที่ 5.4 มีรายละเอยี ดดังน้ี

1. ใช้แหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า +VCC ระหว่าง 15 โวลต์ ถึง 22 โวลต์ เข้ามาทำให้ซีเนอร์
ไดโอด ZD1 รักษาระดับแรงดันไฟตรงไว้ได้เท่ากับ 12 โวลต์ จากนั้นแรงดันไฟตรงที่ตกคร่อม ZD1 จะ
ไบแอสทรานซิสเตอร์ Q1 ให้ Q1 ทำงานนำกระแสไฟฟ้าส่งแรงดันไฟตรงเอาต์พุตออกไปทางขาอิมิตเตอร์

20

ของตัวมันเอง ซงึ่ แรงดันไฟตรงเอาต์พุต V0 มคี า่ เท่ากบั แรงดนั ไฟฟ้าซีเนอร์ได้โอด ZD1 ลบกบั แรงดันไฟฟ้า
คัต - อินของทรานซิสเตอร์ Q1

แรงดนั ไฟตรงเอาต์พตุ V0 = VZD1 − VBE ; VBE = 0.7 V

= 12 − 0.7
 V0 = 11.30 V

2. ตัวต้านทาน R1 ทำหน้าที่จำกัดกระแสไฟฟ้าให้กับซีเนอร์ไดโอด ZD1 ขณะที่ R2 ทำ
หน้าที่จำกัดการไหลของกระแสไฟฟ้าเอาต์พุตให้กับทรานซิสเตอร์ Q1 โดยมีตัวเก็บประจุไฟฟ้า C1 ทำ
หนา้ ทีส่ ํารองแรงดันไฟฟ้า (Decoupling) ให้กบั แรงดันไฟตรงเอาตพ์ ตุ ท่จี า่ ยใหโ้ หลด