ทรานซิสเตอร์กำลัง

ทรานซสิ เตอรก์ ำลงั (POWER TRANSISTOR)

ทีม่ า ทรานซิสเตอรส์ องรอยตอ่ ทรานซสิ เตอร์ชนดิ สองรอยต่อถกู ค้นพบคร้งั แรกโดยคณะทำงาน ของ หอ้ งปฏบิ ตั กิ ารของบรษิ ทั เบลเทเลโฟน ในปี พ.ศ. 2490 นบั ได้วา่ เป็นการเปิดโลกของววิ ัฒนาการ การสรา้ งอุปกรณส์ ารก่งึ ตวั นำ คร้งั สำคัญ ของโลก ทรานซสิ เตอร์ชนดิ สองรอยต่อเรียกวา่ BJT (Bipolar junction Transistor) ทรานซสิ เตอร์เหลา่ นถ้ี กู นำไปใชง้ านอยา่ งแพรห่ ลาย เช่น วงจรขยายในเครือ่ งรบั วิทยุและเครอ่ื งโทรทัศน์ หรือ นำไปใชใ้ นวงจร อิเลก็ ทรอนกิ สท์ ่ีทำหนา้ ที่ เปน็ สวิตช์ เชน่ เปดิ -ปดิ รีเลย์เพ่ือควบคมุ อปุ กรณ์ไฟฟ้าอนื่ ๆ เปน็ ต้น กลุ่มผู้ค้นพบทรานซสิ เตอร์ ตวั แรกของโลก ประกอบดว้ ย John Bardeen, Walter Brattain, and William Shockley.

รปู ตัวจรงิ ของอุปกรณ์

สญั ลกั ษณ์ ** โครงสร้างแบบ NPN สังเกตว่าสญั ลกั ษณ์ทรานซสิ เตอร์หัวลกู ศรจะพงุ่ ออก ** โครงสรา้ งแบบ PNP สงั เกตวา่ สญั ลกั ษณท์ รานซิสเตอร์หัวลกู ศรจะพงุ่ เข้า โครงสรา้ ง ทรานซสิ เตอร์ชนิดสองรอยตอ่ หรอื BJT น้ี ประกอบดว้ ยสารกงึ่ ตัวนำชนิด P และ N ต่อกนั โดยการ เติมสารเจือปน (Doping) จำนวน 3 ชน้ั ทำให้เกิดรอยต่อ (Junction) ขน้ึ จำนวน 2 รอยต่อ การสรา้ ง ทรานซสิ เตอรจ์ งึ สร้างได้ 2 ชนดิ คอื ชนดิ ที่มสี ารชนิด N 2 ช้ัน เรียกว่าชนดิ NPN และชนิดที่มสี าร ชนดิ P 2 ชั้น เรียกว่าชนดิ PNP โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN และชนดิ PNP แสดงดังรปู

การทำงานของเพาเวอรท์ รานซสิ เตอร์ การทำงานของทรานซิสเตอรช์ นิด NPN การป้อนแรงดันไฟฟา้ ใหก้ ับทรานซิสเตอร์ชนิด NPN คือ การจา่ ยไฟลบให้ขา E เม่อื เทยี บกับที่จา่ ย ใหข้ า B และจ่ายไฟบวกใหข้ า C เมือ่ เทยี บกบั ไฟลบท่ีจา่ ยใหข้ า B มที ้ังไฟบวกและไฟลบ แต่การ เทยี บศกั ย์ Forward นน้ั จะเทยี บระหวา่ งขา B กับขา E เท่านั้น ทำใหข้ า B ซ่ึงเปน็ สาร P ได้รับ แรงไฟ Forward คอื เปน็ ไฟบวกเมอ่ื เทยี บกบั ขา E เท่านั้นแสดงดังรูป การทำงานของทรานซิสเตอรช์ นดิ PNP การปอ้ นแรงดนั ไฟฟา้ ใหก้ บั ทรานซิสเตอร์ชนดิ PNP โดยการจา่ ยไฟบวกใหข้ า E เม่อื เทยี บ กับไฟ ลบที่จ่ายใหข้ า B และจา่ ยไฟลบเขา้ ขา C เม่ือเทยี บกบั ไฟบวกทจี่ ่ายให้ขา B ทำใหข้ า B มที งั้ ไฟ ลบและไฟบวก ทำใหข้ า B ซึ่งเปน็ สาร N ไดร้ ับ Forward Bias คอื เป็นลบเมื่อเทียบกบั ขา E เท่านั้น แสดงดังรูป

คุณสมบัตขิ องเพาเวอรท์ รานซสิ เตอร์ ทรานซสิ เตอรก์ าํ ลงั (Power Transistor) คุณสมบัติ คือ ทรานซสิ เตอร์ขนาดใหญ่ ทน กระแสได้ สงู มักใช้ในสว่ นของภาคเอาตพ์ ตุ ของวงจรขยายหรือใช้ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ กาํ ลัง( Power Electronics) สัญลกั ษณข์ องมันเหมอื นกับทรานซิสเตอร์ท่ัวไป และมี 2 ชนิด คอื ชนิด NPN และ PNP เนอ่ื งจากทรานซิสเตอร์กําลังทนกระแสได้สูงกว่าจึงมีขนาดใหญ่และมีรปู รา่ งแตกตา่ งจาก ทรานซิสเตอร์ทัว่ ไป เช่น รูปที่ 6-4 เป็นแบบโมดูล ภายในมีทรานซสิ เตอร์ 30A 500V จํานวน 2 ตัว หรอื แบบ B เป็นทรานซสิ เตอรก์ าํ ลงั ขนาด 15A 600V รูป C คือ ทรานซิสเตอร์กาํ ลงั เบอร์ 2N3055 มีพกิ ัดกระแส 15A และ พกิ ัดแรงดันสงู สุดที่ 600V สาํ หรบั รูป D เปน็ ทรานซิสเตอรก์ าํ ลงั แบบโมดูลภายในมี ทรานซสิ เตอร์ 30A 500V จํานวน 6 ตัว เป็นต้น

กราฟคุณสมบัติของเพาเวอร์ทรานซสิ เตอร์ คณุ ลกั ษณะทางกระแสหรอื แรงดันของทรานซสิ เตอร์กาํ ลงั (2N3055) เหมือนกบั กราฟ ทรานซสิ เตอร์ทวั่ ไป ในรูปท่ี 6-5 แสดงผลการวดั คุณลกั ษณะ ที่ไดม้ า จากเครอ่ื งวดั กราฟ (Curve tracer) ทรานซิสเตอรก์ ําลงั แมจ้ ะทนกระแสไฟฟ้าและแรงดันได้ไม่มากนัก (5-300A/1200V) และความถกี่ ารสวิตช์ก็ไมส่ ูงมากนกั (1-40kHz) การนาํ ไปใช้งานดา้ นอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์กาํ ลงั จึงนํา ทรานซสิ เตอร์กาํ ลังไปใช้ทาํ งานเป็นสวิตช์ ควบคุมการแปลงผันพลงั งานของวงจรแปลงผนั (Power Converter) เช่นในวงจร DC Converter วงจร Switching Transistor วงจร Chopper วงจร DC Motor speed control และ High current DC power supply เปน็ ต้น

การตอ่ ใชง้ านเบ้ืองตน้ ตัวอยา่ งวงจร Switch Power Transistor การตอ่ Power Transistor แบบดารล์ งิ ตนั การตอ่ แบบดาร์ลงิ ตนั จะชว่ ยเพมิ่ อัตราการขยายกระแสใหส้ งู ข้ึน คอื β = β1β2

การป้องกนั Power Transistor กรณีทใ่ี ช้โหลดเป็นขดลวดการป้องกนั ให้ต่อไดโอด D1 ขนานกบั ขดลวดเพื่อลัดวงจร แรงดันไฟฟา้ เหนย่ี วนําทเี่ กดิ จาก ขดลวด จัดทำโดย นาย ธรรมรตั น์ วงโพธิสาร รหสั 6241050109 ทล.บ อิเลก็ ทรอนกิ ส์