วิชา หลักการไฟฟ้า และอิเล็กทรอนิกส์ เบื้องต้น

ทรานซิสเตอร์กบั แหล่งจา่ ยและใช้ RA , RB ต่อกนั เป็ นวงจรแบ่งแรงดนั คร่อมอยกู่ บั แหล่งจ่าย VCC โดย แรงดนั ที่ตกคร่อมตรงจดุ ตอ่ ต่อระหว่าง RA กบั RB จ่ายไปให้เบสเกิดกระแสไหลได้ แรงดนั ปรากฏข้ึน ท่ีเบส ( VB ) และท่ีอิมิตเตอร์ (VE) เกิดแรงดนั ตกคร่อมต่อเบสกบั อิมิตเตอร์ (VBE) โดยถา้ เป็ น ทรานซิสเตอร์แบบ NPN เบสจะมีศกั ยเ์ ป็ นบวกเม่ือเทียบกบั อิมิตเตอร์ (VBE = VB - VE) และถา้ เป็ น ทรานซิสเตอร์แบบ PNP แรงดนั ทีเ่ บส (VB) จะมีศกั ยเ์ ป็ นลบเม่ือเทียบกบั แรงดนั ท่ีขาอิมิตเตอร์ (VBE = VB - VE) RE หน้าท่ี 2 อยา่ ง คือขอ้ แรกทาใหว้ งจรมีความแน่นอนเม่ืออุณหภูมิภายนอกสูงข้ึน กระแสคอลเล็กเตอร์จะไม่เปล่ียนแปลงเนื่องจากมีการป้อนกลบั ทางลบ ดงั น้ันทรานซิสเตอร์จะไม่เกิด การเสียหายเม่ืออุณหภูมิภายนอกสูง เนื่องจากทรานซิสเตอร์ไม่นากระแสเพ่มิ ข้ึนจึงไม่เกิดความร้อนเพม่ิ อายกุ ารใชง้ านจึงนาน ขอ้ ท่ีสอง ในกรณีท่ีตวั ตา้ นทานในวงจรแบ่งแรงดนั ไบแอส ไดแ้ ก่ RA และ RB เกิดเปลี่ยนค่า สูงข้ึนหรือต่าลงน้ันจะทาให้ VBE ของทรานซิสเตอร์เปล่ียนแปลงดว้ ย แต่ RE จะทาการควบคุมกระแส คอลเล็กเตอร์ของทรานซิสเตอร์ไม่ใหเ้ ปลี่ยนแปลง ในเม่ือ RA หรือ RB เปลี่ยนแปลงคา่ ไปไม่เกิน 20% การทางานของ RE เมื่ออุณหภูมิภายนอกสูงข้ึนจะทาใหก้ ระแสเบส (IB) ของทรานซิสเตอร์ไหล มากข้นึ กระแสคอลเลก็ เตอร์และกระแสอิมิตเตอร์จึงไหลมากข้นึ ดว้ ย เม่ือกระแสอิตเตอร์ไหลมากจะเกิด แรงดนั ตกคร่อม มากข้นึ กวา่ เดิม คอื แรงดนั ท่ขี าอิมิตเตอร์ (VE) จะสูงข้ึนจึงหักลา้ งกบั VB ทาให้ VBE ทีจ่ า่ ยใหก้ บั วงจรลดต่าลง ดงั น้นั กระแสคอลเล็กเตอร์จึงลดลง การทางานของ RE เมื่อ RA เปล่ียนแปลงค่าสูงขึ้น (ไม่เกิน 20%) เมื่อ RA เปลี่ยนแปลงค่า สูงข้ึนทาให้ VB สูงข้ึน ดงั น้นั กระแสคอลเล็กเตอร์จะไหลมากข้ึนและกระแสอิมิตเตอร์ไหลมากข้ึนดว้ ย เพราะ IE = IC + IB ทาให้เกิดแรงดนั ตกคร่อม RE สูงข้ึน ในทางปฏิบตั ิ IE จะมีค่าใกลเ้ คียงกับ เพราะฉะน้นั VE = IC x RE เม่ือ สูงข้ึนจะไปหักลา้ งกบั VB ทาให้ VBE ลดลง ดงั น้ัน IC จะไหลนอ้ ยลง เน่ืองจากวงจรน้ีมี ความเที่ยงตรงต่ออุณหภูมิจึงถูกนาไปใช้งานอย่างกวา้ งขวางมาก แต่ถ้า มีค่ามากเกินไปจะทาให้ อตั ราขยายของทรานซิสเตอร์ตกลง เพราะ RE ต่ออนั ดบั กบั แหล่งจ่าย VCC เม่ือ IC ไหลมากจะทาให้ VE มากจึงไปหกั ลา้ งกบั VB ทาใหอ้ ตั ราการขยายของทรานซิสเตอร์ตกลง เน่ืองจาก VBE ลดนอ้ ยลง รูปท่ี 7 วงจรเคอร์เรนตฟ์ ีดแบคไบแอส 147

มิกซ์ไบแอส วงจรน้ีใช้ RA และ RB ต่อเป็ นวงจรแบ่งแรงดนั จากขาคอลเล็กเตอร์มาเป็ นแรงดนั ไบแอสใหก้ บั เบส ดงั น้ันแรงดนั ไบแอสของทรานซิสเตอร์จึงข้ึนอยกู่ บั ค่าของแรงดนั คอลเล็กเตอร์ซ่ึง แตกตา่ งกบั วงจรเคอร์เรนตฟ์ ี ดแบคไบแอสท่ีจ่ายไบแอสโดยรับแรงดนั จากแหล่งจ่าย VCC โดยตรง วงจรน้ีจะมีผลต่ออุณหภูมินอ้ ยที่สุด คือมีความคงท่ีต่ออุณหภูมิดีกว่าทุกแบบเพราะมีท้งั การ ป้อนกลบั ทางกระแส โดย RE และป้อนกลบั ทางแรงดนั ซ่ึงเป็ นแบบป้อนกลบั ทางลบ โดยต่อรับแรงดนั มาจากขาคอลเลก็ เตอร์ ดงั น้นั จึงเรียกวงจรน้ีว่า วงจรมิกซ์ไบแอสเพราะมีท้งั วงจรป้อนกลบั ทางกระแส และแรงดนั รวมกนั อยใู่ นวงจรเดียวกนั การทางานของวงจรแบบป้อนกลับทางกระแส เมื่ออุณหภูมิภายนอกสูงข้ึน กระแสจะไหลมาก ข้ึนทาให้กระแสคอลเล็กเตอร์ไหลมากข้ึนกว่าเดิม แรงดัน VE ท่ีตกคร่อม RE จึงสูงข้ึน แรงดันท่ี อิมิตเตอร์จะไปหักลา้ งแรงดันท่ีเบสทาให้ค่าแรงดันไบแอสตรงต่าลง (VBE = VB - VE) กระแส คอลเลก็ เตอร์จงึ ลดลง การทางานของวงจรแบบป้อนกลบั ทางแรงดนั เม่ือกระแสคอลเล็กเตอร์ไหลมากจะเกิดแรงดนั จากแหล่งจ่าย VCC ไปตกคร่อมโหลดรีซิสเตอร์ (RL) มากข้นึ แรงดนั ท่ีคอลเล็กเตอร์จงึ ลดต่าลงกระแสที่ ไหลผา่ น RA และ RB ก็จะไหลนอ้ ยลงดว้ ยทาให้แรงดนั เบส (VB) ต่าลงค่าแรงดนั ไบแอสตรงจึงลดลง และกระแสคอลเลก็ เตอร์กจ็ ะไหลนอ้ ยลงดว้ ย (ก) รูปท่ี 8 วงจรมิกซ์ไบแอส (ข) ) ) 5. ตารางแสดงคณุ ลักษณะของทรานซิสเตอร์ เม่ือสร้างทรานซิสเตอร์แตล่ ะเบอร์ โรงงานผูผ้ ลิตจะใหร้ ายละเอียดเก่ียวกบั ทรานซิสเตอร์เบอร์ น้นั ๆ โดนแสดงไวใ้ นดาตา้ ชีททอี่ ยใู่ นหนงั สือคู่มือทรานซิสเตอร์ ไดแ้ ก่ เบอร์ ชนิด หนา้ ท่ีการใชง้ าน รูปร่าง ขา อตั ราแรงดนั อตั รากระแสสูงสุด อตั ราเสียกาลงั งานสูงสุด อตั ราขยายกระแสและอื่น ๆ เพื่อ เป็นประโยชน์สาหรบั วศิ วกรผูอ้ อกแบบจะไดศ้ ึกษาถึงคุณลกั ษณะของทรานซิสเตอร์เบอร์ต่าง ๆ จะได้ คัดเลือกมาออกแบบใช้งานลักษณะต่าง ๆ ได้อย่างเหมาะสม ค่าท่ีระบุไวจ้ ะได้จากการทดสอบ ทรานซิสเตอร์ทอี่ ุณหภมู ิ 25º C ดงั น้นั เมื่อนาทรานซิสเตอร์มาใชง้ านท่ีอุณหภมู ิสูงกวา่ น้ีจะตอ้ งพจิ ารณา ถึงค่าท่รี ะบุ ซ่ึงจะลดลงตามอุณหภูมิท่ีเพม่ิ ข้ึนดว้ ย ส่วนอตั ราค่าที่ระบุไวน้ ้นั ไม่ว่าจะเป็ นค่า แรงดนั พงั หรืออตั รากระแสสูงสุดก็ตาม เมื่อออกแบบใชง้ านจะตอ้ งจ่ายแรงดนั หรือทาใหเ้ กิดการนากระแสไม่ถึง คา่ สูงสุดเพอ่ื ใหท้ รานซิสเตอร์มีอายใุ ชง้ านไดน้ าน และมีประสิทธิภาพในการทางานดี BVCBO แรงดนั พงั กระแสตรงระหวา่ งคอลเล็กเตอร์กบั เบสเม่ือจ่ายไบแอสกลบั 148

BVCEO แรงดนั พงั กระแสตรงระหวา่ งคอลเล็กเตอร์กบั อิมิตเตอร์เมื่อเบสเปิ ดวงจร BVEBO แรงดนั พงั กระแสตรงระหวา่ งเบสกบั อิมิตเตอร์เมื่อจ่ายไบแอสกลบั VCE(sat) แรงดนั อ่ิมตวั ระหวา่ งคอลเลก็ เตอร์กบั อิมิตเตอร์ ICBO หรือ ICO กระแสคอลเล็กเตอร์คตั ออฟเป็ นกระแสไฟฟ้าตรงระหวา่ งรอยต่อเบสกบั คอลเลก็ เตอร์ขณะไดร้ บั ไบแอสกลบั และอิมิตเตอร์เปิ ดวงจร hFE อตั ราส่วนกระแสตรงภาวะสงบของทรานซิสเตอร์ซ่ึงเป็ นอตั ราส่วนระหวา่ ง กระแสคอลเล็กเตอร์กบั กระแสเบส hFE = IC/ IB NF ตวั เลขสญั ญาณรบกวน (noise figure) เป็ นอตั ราส่วนระหวา่ งผลรวมสญั ญาณรบ กวนทางอินพตุ กบั ผลรวมสญั ญาณรบกวนทางเอาตพ์ ตุ แสดงเป็ นเดซิเบล (dB) fhfb หรือ hαb ความถ่ีคตั ออฟของวงจรอิมิตเตอร์ร่วม เป็ นค่าความถ่ีสูงสุดท่ีมีขนาดลดลง 0.707 ของคา่ ปกติ (ที่ความถ่ีก่ึงกลาง) fhfb หรือ hαb ความถี่คตั ออฟของวงจรเบสร่วม TJ ความถี่คตั ออฟของวงจรเบสร่วม Tstg ยา่ นอุณหภมู ิสะสม PD กาลงั งานสูญเสีย (ค) 149

รูปที่ 9 วงจรทดลองกราฟแสดงคุณลกั ษณะทางคอลเล็กเตอร์ 6. กราฟแสดงคุณลกั ษณะทางด้านคอลเล็กเตอร์ กราฟท่ีแสดงในรูปที่ 9 น้ันเป็ นกราฟแสดงคุณลกั ษณะทางกระแส และค่าแรงดนั ทางดา้ น คอลเล็กเตอร์ โดยกระแสคอลเลก็ เตอร์ (IC) ทแี่ สดงทางแกนต้งั จะพลอตตามค่าแรงดนั คอลเล็กเตอร์กบั อิมิตเตอร์ (VCB) ที่กาหนด และเส้นกราฟทุกเสน้ จะเกิดจากค่ากระแสเบส (IB) ท่ีกาหนดเสน้ กราฟที่ แตกต่างกบั จะระบุใหเ้ ห็นถึงกระแสคอลเล็กเตอร์ (IC) ที่ไหลเพม่ิ ข้นึ ตามการเพม่ิ คา่ ของกระแสเบส กราฟแสดงคุณลักษณะจะสร้างโดนโรงงานผูผ้ ลิตซ่ึงแสดงไวใ้ นหนังสือคู่มือทรานซิสเตอร์ สาหรับวงจรคอลเล็กเตอร์เสน้ กราฟคอลเล็กเตอร์แสดงความแตกต่างของค่ากระแสเบส แต่ถา้ เป็ นเบส ร่วมจะแสดงความแตกต่างของวงจรขอแงรคงา่ ดกนั รคะอแลสเลอ็กิมเติตอเตร์กอบัรอ์ ิมติ เตอร์ VCE,V วงจรทดลองเร่ืองกระแสคอลเล็กเตอร์ในรูปที่ 9 (ก) เป็นวงจรซ่ึงแรงดนั ทรานซิสเตอร์สามารถ ทดลองเปลี่ยนคา่ ไดเ้ พอื่ กาหนดผลตอ่ กาหนดผลต่อกระแสคอลเล็กเตอร์ (IC)คา่ ของแรงดนั เบสค่าหน่ึงใช้ สาหรับกาหนดกระแสเบสขณะที่แรงดนั VCE ถูกเปลี่ยนแปลงเพ่ือวดั ค่าการเปล่ียนแปลงของกระแส คอลเล็กเตอร์ ค่าแรงดนั VCE และกระแส สาหรับของการจดั ค่ากระแสเบสแต่ละคร้ังจะไดเ้ ส้นกราฟ แสดงคุณลกั ษณะ 1 เสน้ แรงดันคอลเล็กเตอร์และเบสจะแดสงไวเ้ ป็ น VCE และ VBE ในกรณีทวั่ ไปของความต่าง ศกั ดาไฟฟ้าที่เทียบกบั อิมิตเตอร์ อยา่ งไรกต็ ามจะเหมือนกบั VC และ VB เม่ืออิมิตเตอร์ตอ่ ลงกราวด์ ถา้ สงั เกตดูวงจรทดลองจะเห็นวา่ ไม่ไดใ้ ส่ตวั ตา้ นทานโหลดลงไปดว้ ย และไม่มีสัญญาณอินพตุ และเอาตพ์ ตุ วงจรน้ีไม่ใช่วงจรขยายสญั ญาณ แตใ่ ชเ้ ดรียมเพอ่ื การทดลองสาหรับการวดั คุณลกั ษณะทาง กระแส และแรงดนั ของทรานซิสเตอร์โดยตรงขณะไม่มีโหลด รูปท่ี 9 (ข) เป็นผลของกระแสเบส (IB) ท่ีจดั ไวค้ ่าหน่ึงคือ 20 μA และกระแสคอลเล็กเตอร์ (IC) เปลี่ยนแปลงข้ึนจาก 0 ไปถึง 1 mA เมื่อแรงดนั คอลเล็กเตอร์เพิ่มจาก 0 ไปถึงประมาณ 1 mA แต่ค่าของ IC จะเพิม่ ข้ึนอีกเพียงเล็กนอ้ ยเป็ นประมาณ 1.3 mA เมื่อ VC เพิม่ สูงข้ึนเป็ น 20 V เหตุผลใน การท่ีเพม่ิ คา่ IC คร้ังท่ีสองเพยี งเล็กนอ้ ย ไดแ้ ก่ การเพ่มิ ถูกจากดั โดยค่า IB ซ่ึงเกิดจากแรงดนั ไบแอสตรง ที่รอยตอ่ เบส ถา้ ตอ้ งการเพมิ่ IC ทรานซิสเตอร์จะตอ้ งการ IB มากข้ึน ดงั ตงั อยา่ งการอ่านค่าจากกราฟ IC จะมีค่า 1 mA เมื่อ VCE เป็ น 4 V 7. สภาวะการทางานของทรานซิสเตอร์ เราสามารถแบ่งสภาวะการทางานของทรานซิสเตอร์ออกไดเ้ ป็ น 3 สภาวะ คอื 1. สภาวะไม่นากระแสของทรานซิสเตอร์ (cut off) คือสภาวะท่ีไม่จ่ายแรงดนั ไบแอสตรงหรือ ลดค่าแรงดนั ไบแอสตรง (VBE) ให้ต่าจนกระทง่ั กระแสเบส (IB) หยุดไหลจะทาให้กระแส คอลเล็กเตอร์ (IC) หยดุ ไหลดว้ ย แตจ่ ะมีเพยี งกระแสร่ัวไหลเพยี งเลก็ นอ้ ย 2. สภาวะนากระแสของทรานซิสเตอร์ (conduction) คอื สภาวะที่กระแสคอลเลก็ เตอร์ สามารถ ไหลเปล่ียนแปลงอยา่ งเป็ นสดั ส่วน ตามการควบคุมของกระแสเบส ซ่ึงมีลกั ษณะเป็ นเส้นตรงในกราฟ เรียกส่วนน้ีวา่ ส่วนลิเนียร์ (linear)ในการทางานของทรานซิสเตอร์จุภกู กาหนดจดุ ทางานใหอ้ ยใู่ นบริเวณน้ี 150

3. สภาวะอิม่ ตัวของทรานซิสเตอร์ (saturation) คือสภาวะทเี่ พม่ิ กระแสเบสจนสูงถึงจุด ๆ หน่ึง แลว้ กระแสคอลเล็กเตอร์จะไม่เปลี่ยนแปลงสูงข้ึนจุดทกี่ ระแสคลิ เล็กเตอร์เริ่มไหลคงทีน่ ้ีเรียกวา่ จดุ อิ่มตวั การต้ังจุดทางานให้กบั ทรานซิสเตอร์ คอื การเลือกกาหนดค่ากระแสเบสของทรานซิสเตอร์ไวท้ ี่ จดุ ต่าง ๆ ดงั ตอ่ ไปน้ี คลาส A คลาส B คลาส AB และคลาส C คลาส A คอื การต้งั ค่ากระแสเบสใหท้ รานซิสเตอร์นากระแสอยตู่ รงบริเวณลิเนียร์ ดงั น้นั กระแส คอลเลก็ เตอร์จึงไหลอยตู่ ลอดเวลา ถึงแมไ้ ม่มีสญั ญาณอินพตุ ป้อนเขา้ มา วงจรน้ีขยายสัญญาณอินพตุ ท้งั ช่วงบวกและช่วงลบ ส่งออกไปทางเอาตพ์ ตุ อยา่ งคบรครัน ขอ้ ดี รูปสญั ญาณออกเอาตพ์ ตุ เหมือนอินพตุ โดยไม่ผดิ เพ้ยี น(อาจแตกตา่ งเพยี งกลบั เฟส 180 องศา) ขอ้ เสีย สิ้นเปลืองกระแสมาก เน่ืองจากทรานซิสเตอร์จะนากระแสอยตู่ ลอดเวลา ถึงแมว้ า่ จะยงั ไม่มี สญั ญาณอินพตุ เขา้ มาก็ตาม การนาไปใชง้ าน นิยมใชง้ านในภาคขยายความถ่ีวิทยขุ องเครื่องรับวิทยโุ ทรทศั น์ ภาคขยายไอเอฟ ภาคขยายเอาตพ์ ตุ สญั ญาณภาพของโทรทศั น์ และวงจรขยายเสียงภาคตน้ (pre amp) VBE สัญญาณเอาตพ์ ตุ สญั ญาณอินพตุ คลาส A คลาส AB คลาส B คลาส C ระดบั ไบแอสคลาส A VBE ระดบั ไบแอสคลาส AB ระดบั ไบแอสคลาส B ระดบั ไบแอสคลาส C รูปที่ 10 การทางานของวงจรขยายคลาสต่าง ๆ คลาส B คือการไม่จ่ายแรงดนั ไบแอสตรงกบั ทรานซิสเตอร์ จึงทาใหท้ รานซิสเตอร์คตั ออฟอยู่ ตลอดเวลาขณะไม่มีสญั ญาณอินพตุ เขา้ มา เม่ือป้อนสญั ญาณอินพุตเขา้ มา สัญญาณส่วนใดทาใหเ้ บสกบั อิมิตเตอร์ไดร้ ับแรงดนั ไบแอสตรงทรานซิสเตอร์จะนากระแส (ในทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ส่วนบวก ของสญั ญาณจะทาใหท้ รานซิสเตอร์นากระแส และในทรานซิสเตอร์ชนิด PNP จนนากระแสเม่ือเบส ไดร้ ับสญั ญาณช่วงลบ) วงจรก็ขยายสัญญาณส่วนน้ันออกไปทางเอาตพ์ ตุ เพยี งส่วนเดียว คือส่วนบวก หรือส่วนลบกแ็ ลว้ แตช่ นิดของทรานซิสเตอร์ ขอ้ ดี ไม่สิ้นเปลืองกระแส ขณะไม่มีสัญญาณอินพุตเขา้ มาทรานซิสเตอร์จะไม่นากระแสจึงไม่มี กระแสคอลเลก็ เตอร์ไหล ขอ้ เสีย รูปสญั ญาณผดิ เพ้ยี นแบบครอสโอเวอร์ดิสทอร์ชนั (cross over distorton) การนาไปใชง้ าน นิยมใชง้ านเป็นวงจรขยายเสียงโดยตอ่ วงจรแบบพชุ พลู (push pull) 151

คลาส AB คอื การจา่ ยแรงดนั ไบแอสตรงใหท้ รานซิสเตอร์สูงกวา่ จุดคตั ออฟเล็กน้อย ขณะไม่มี สญั ญาณอินพตุ เขา้ มา จงึ มาใหม้ ีกระแสเบสและกระแสคอลเล็กเตอร์ไหลไดเ้ ล็กนอ้ ย เพื่อเป็ นการแกไ้ ข ขอ้ บกพร่องของวงจรขยายแบบคลาส B เพราะ คลาส B ถึงแมจ้ ะต่อวงจรแบบพุชพลู ในการขยายญั ญาณก็ยงั เกิดการผิดเพ้ยี นแบบครอสโอเวอร์ดิสทอร์ชนั เมื่อจ่ายไบแอสแบบคลาส AB ก็จะทาใหก้ าร ผดิ เพ้ยี นน้ีหายไป การนาไปใชง้ าน ใชเ้ ป็นวงจรขยายเสียงภาคสุดทา้ ย (ภาคเอาตพ์ ตุ ) เช่นเดียวกบั คลาส B ส่วนที่ผดิ เพ้ยี น ส่วนทีผ่ ดิ เพ้ียน หายไป (ข) วงจรขยายแบบคลาส B (ข) วงจรขยายแบบคลาส AB รูปท่ี 11 ลกั ษณะการผดิ เพ้ยี นแบบครอสโอเวอร์ดิสทอร์ชนั คลาส C คือการใหไ้ บแอสกบั ทรานซิสเตอร์ต่ากวา่ จดุ คตั ออฟ (จ่ายไบแอสทางอินพตุ เป็ นแบบ ไบแอสกลบั ) ถึงแมจ้ ะมีสญั ญาณป้อนเขา้ ที่อินพตุ ถา้ ยงั ไม่แรงพอท่ีจะทาใหท้ รานซิสเตอร์ไดรับไบแอส ตรงทรานซิสเตอร์จะยงั ไม่นากระแส ถา้ สญั ญาณช่วงใดช่วงหน่ึงมีคา่ สูงพอจนทาให้ทรานซิสเตอร์ไดร้ ับ ไบแอสตรง ทรานซิสเตอร์จะขยายสญั ญาณส่วนน้นั ออกไปทางเอาตพ์ ตุ (ทรานซิสเตอร์นากระแสเฉพาะ ช่วงน้นั ) ขอ้ ดี ไม่ส้ินเปลืองกระแส ขอ้ เสีย รูปร่างสญั ญาณผดิ เพ้ยี นมาก ไม่เหมาะใชก้ บั วงจรขยายเสียง การนาไปใชง้ าน นิยมใชง้ านในวงจรท่ีใชก้ บั สัญญาณที่มีความถี่คงที่ เข่น พวกวงจรกาเนิดความถี่สูง ภาคขยายกาลงั ในเคร่ืองส่งวทิ ยุ และวงจรแยกซิงคใ์ นโทรทศั น์ ----------------------------------------- 152

บทท่ี 17 ไอซี INTEGRATED CIRCUIT : IC ไอซียอ่ มาจาก integrated circuit : IC หมายถึง วงจรรวมซ่ึงเป็ นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ต่อ ร่วมกนั อยรู่ ะหวา่ งตวั อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกสต์ า่ งๆ เช่น ทรานซิสเตอร์ ไดโอด รีซิสเตอร์ คาพาซิสเตอร์ และอินดกั เตอร์ เป็ นตน้ โดยการนาเทคโนโลยดี า้ นไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (micro electronics) มาใช้ เพ่ือสร้างตวั อุปกรณ์ต่างๆ เหล่าน้ีใหม้ ีขนาดท่ีเล็กมากและสร้างลงบนฐาน (base) ที่เรียกว่า วสั ดุ ฐานรอง (substrate) ซ่ึงมีขนาดเลก็ มากเพยี ง 0.05 X 0.05 นิ้ว วสั ดุฐานรองอาจสร้างจากสารก่ึงตวั นา (semiconductor) เซรามิก (ceramic) หรือแกว้ ( glass) วงจรที่สร้างลงบนวสั ดุฐานรองหรือเรียกอีก อยา่ งหน่ึงวา่ ชิป (chip) น้ีจะถูกยดึ อีพอกซี่ (epoxy) จะบรรจุอยภู่ าชนะห่อหุ้ม (package) ที่สร้างจาก พลาสติก เซรามิก หรือโลหะที่มีขา (pins) ยน่ื ออกมาทางดา้ นนอกเพื่อต่อกบั อุปกรณ์ภายนอกไอซี ระหวา่ งวงจรภายในชิปกบั ปลายขาดา้ นในของไอซี จะถึงกนั ดว้ ยเสน้ ลวดท่ีมีขนาดเล็กมากซ่ึงอาจจะ เป็ นอลูมินัม (aluminum) หรือทองคา (gold) เช่ือมดว้ ยกรรมวิธีที่เรียกว่า อลั ตราโซนิกบอนดิง (ultrasonic bonding) หรือเทอร์โมคอมเพรสชนั บอนดิง (thermocompression bonding) ไอซีท่ีมีขนาด ภาชนะห่อหุม้ ยาว 1 น้ิว กวา้ ง 3/8 นิ้ว สามารถสร้างทรานซิสเตอร์บรรจุลงบนชิปไดร้ ะหว่าง 12 ถึง 1000 ตวั อตั รากาลงั งานของไอซีมีขอบเขตกวา้ งมาก ต้งั แต่ระดบั ต่ามาก เช่น CMOS ประมาณ 2 ถึง 3 uW สูงข้ึนไปถึง 5 W และอาจสูงข้ึนไปไดม้ ากกวา่ น้ีอีกถา้ เป็นเพาเวอร์แบบไบโพลาร์ รูปที่ 1 ไอซีแบบต่างๆ สญั ลกั ษณ์และโครงสรา้ งภายใน ไอซีเป็นวงจรอิเลก็ ทรอนิกสท์ ีถ่ ูกสรา้ งข้ึนมาเพอ่ื จุดประสงคใ์ ชง้ านเฉพาะอยา่ ง เช่น สร้างเป็ น วงจรขยายสญั ญาณเสียง วงจรคอนเวอร์เตอร์เคร่ืองรับวิทยเุ อเอ็มหรือเอฟเอ็ม วงจรควบคุมแรงดนั เกต หน่วยเก็บความจาของคอมพวิ เตอร์หรือไมโครโปรเซสเซอร์ ฯลฯ เป็ นตน้ การสร้างวงจรดงั กล่าวบรรจุ ลงภายในไอซีทีม่ ีขนาดเล็กเพยี งตวั เดียวก็เพื่อตอ้ งการลดขนาดและน้าหนกั ของเครื่องใชอ้ ิเล็กทรอนิกส์ ต่างๆ เหล่าน้ันให้น้อยลงดงั น้นั เมื่อตวั อุปกรณ์บางตวั ที่ต่อร่วมอยใู่ นวงจรเกิดเสียข้ึนมาจะไม่สามารถ เปล่ียนใส่เขา้ ไปใหม่เหมือนวงจรธรรมดาไดต้ อ้ งวิธีเปลี่ยนไอซีใหม่ท้งั ตวั โดยวิธีตรวจซ่อมแบบน้ีทาให้ สะดวกและประหยดั เวลาในการซ่อมไดม้ าก เพราะไม่ตอ้ งมวั เสียเวลาตรวจหาตวั อุปกรณ์ท่ีเสียในวงจร แต่ใชว้ ธิ ีเปล่ียนงวจรใหม่ท้งั หมดเลย 162

ตวั อุปกรณ์ที่สรา้ งบรรจุอยภู่ ายในไอซีประเภทแอกทฟี (active device) เช่นไดโอดน้นั ทาไดง้ ่าย มากเพราะใชก้ รรมวธิ ีการผลิตเหมือนเดิม แตอ่ ุปกรณ์ประเภทแพสซีฟ (passive device) เช่น รีซิสเตอร์ หรือคาพาซิสเตอร์น้นั ถา้ เป็ นโมโนธิคค่าความตา้ นทานท่ีสามารถสร้างไดภ้ ายชิปของไอซีจะมีค่าเพยี ง ระหวา่ ง 10 โอหม์ ถึง 25,000 โอห์ม โดยค่าความตา้ นทานจะกาหนดดว้ ยความกวา้ งและความยาวของ สารก่ึงตวั นา ส่วนคอนเดนเซอร์ใชว้ ธิ ีสร้างจากสภาพความจุตรงรอยต่อของสารก่ึงตวั นา 2 ชนิดที่ไดร้ ับ แรงดนั แบบแอสกลบั จึงไดค้ ่าความจุนอ้ ยมากเพียงระหว่าง 3 ถึง 30 pF เท่าน้ัน ตวั อุปกรณ์ประเภท ขดลวดเหน่ียวนาจะไม่สามารถสร้างบรรจุลงไปในชิปของไอซีบางแบบได้ ดว้ ยเหตุน้ีไอซีจึงยงั คงตอ้ ง ตอ่ ร่วมกบั อุปกรณ์ต่างๆ ซ่ึงอยภู่ ายนอก เช่น ตวั ตา้ นทานท่ีมีค่าความตา้ นทานและอตั ารทนกาลงั ไฟฟ้า สูงคอนเดนเซอร์ทม่ี ีค่าความจุมาก และอุปกรณ์ขดลวดเหน่ียวนาเช่นคอยลห์ รือหมอ้ แปลง เป็ นตน้ รูปที่ 2 ลกั ษณะชิป วงจรภายใน และวงจรภายนอกของไอซี รูปท่ี 2 (ตอ่ ) ลกั ษณะชิป วงจรภายใน และวงจรภายนอกของไอซี 163

1 ชนิดของไอซีแบ่งตามลกั ษณะการใช้งาน ไอซีเมื่อแบง่ ตามลกั ษณะการใชง้ านจะแยกเป็ น 2 ชนิด คอื ไอซีแบบลิเนียร์ (linear IC) และไอซี แบบดิจติ อล (digital IC) ไอซีแบบลเิ นียร์ เป็ นไอซีท่อี อกแบบมาเพอื่ ใชง้ านกบั สญั ญาณแอนะลอก (analog signal) ซ่ึงเป็ น สญั ญาณต่อเนื่องท่ีแปรเปลี่ยนค่าไปตามเวลาอย่างไม่มีขอบเขต เช่น คลื่นรูปไซน์ (sin – wave) สัญญาณรูปฟันเล่ือย (sawtooth wave) สัญญาณของเคร่ืองรับวิทยุ หรือสัญญาณภาพของโทรทศั น์ จดั เป็นสญั ญาณแอนะลอกเพราะมีลกั ษณะเป็ นสัญญาณต่อเนื่องท่ีมีระดบั แรงดนั (กระแส) แปรเปลี่ยน ไปตามความถ่ีความแรงของคล่ืนเสียงหรือความสวา่ งมากนอ้ ยของแสงจากภาพ รูปท่ี 3 ลกั ษณะสญั ญาณของแอนะลอก ไอซีแบบลิเนียร์ถูกนาไปใชง้ านในเคร่ืองขยายเสียง เคร่ืองรับวทิ ยุ โทรทศั น์ เทปบนั ทึกเสียง และทีเ่ ร่ิมมีบทบาทใชง้ านมากในปัจจุบนั คอื ออปแอมป์ (op – amp) เป็ นตน้ (รายละเอียดเกี่ยวกบั ออป แอมป์ ใหด้ ูในบทตอ่ ไป) ไอซีแบบดิจิตอล ไดร้ ับการออกแบบมาเพอื่ ใชก้ บั สญั ญาณดิจิตอล (digital signal) ซ่ึงเป็น สญั ญาณ 2 สถานะ ไดแ้ ก่สถานะสูง (high) หรือสถานะ 1 และสถานะต่า (low) หรือสถานะ 0 ตวั อยา่ งของไอซีแบบดิจติ อล ไดแ้ กไ่ มโครโปรเซสเซอร์ (microprocessor) รอบ (rom) แรม (ram) และลอจกิ เกต (logic gate) ต่างๆ ที่ใชก้ บั วงจรของเคร่ืองคิดเลข เคร่ืองคอมพวิ เตอร์ และอุปกรณ์ ดิจติ อลตา่ งๆ ซ่ึงแสดงผลออกมาเป็นตวั เลข เช่น นาฬกิ าอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องชงั่ อิเลก็ ทรอนิกส์ ดิจติ อลโวลตม์ ิเตอร์ เป็นตน้ รูปที่ 4 สญั ลกั ษณ์และผลต่อสญั ญาณดิตติ อลของลอจิกเกตตา่ งๆ 164

ในส่วนของวงจรดิจติ อลสามารถแบ่งออกไดเ้ ป็น 2 ชนิดคอื วงจรคอมไบเนชนั (combination circuit) ไดแ้ ก่ ลอจกิ เกตต่างๆ และวงจรซีเควนเชียล (sequential circuit) ไดแ้ ก่ ฟลิปฟลอปแบบตา่ งๆ 2 ชนิดของไอซีแบ่งตามลักษณะโครงสร้าง เมื่อแบ่งตามลกั ษณะโครงสร้างของไอซี สามารถแยกออกไดเ้ ป็ น 4 แบบ คือ แบบโมโนลิธิค (monolithic) แบบฟิลม์ บาง (thin film) แบบฟิลม์ หนา (thick film) และแบบไฮบริด (hybrid) ไอซีแบบโมโนลธิ ิค ตวั อุปกรณ์ท้งั หมดจะถูกสรา้ งโดยกรรมวิธีทเ่ี รียกวา่ ดิฟฟิวชนั (diffusion) ลง บนซิลิคอนชิปทใ่ี ชท้ าเป็นวสั ดุฐานรองช้ินเดียวกบั การต่อเช่ือมโยงกบั ภายในจะทาตามผวิ ของวสั ดุ ฐานรองจึงการพ้นื ท่ีผวิ มากทาใหม้ ีขอ้ เสียคือ สร้างตวั อุปกรณ์บรรจใุ นชิปไดน้ อ้ ยและอุปกรณ์แต่ละตวั จะ แยกออกจากกนั ไม่ดีเท่าที่ควรเพราะยดึ อยบู่ นสารก่ึงตวั นาไม่ใช่ฉนวน แต่การผลิตไอซีแบบน้ีเม่ือสรา้ ง จานวนมากจะใชต้ น้ ทุนการผลิตต่ากวา่ แบบอื่น ซิลิคอนชิป สายตอ่ ซิลิคอนชิป สายตอ่ ฉนวน แผ่นรอง ขา (ก) ในกระป๋ องโลหะ (ข) ผนึกพลาสติก รูปท่ี 5 ไอซีโมโนลิธิคทบ่ี รรจใุ นภาชนะห่อหุม้ แบบต่างๆ ไอซีแบบฟิ ล์มบาง สรา้ งโดยวธิ ีเคลือบฟิลม์ บางๆ ของสารตวั นาลงบนวสั ดุฐานรองท่ีเป็ นฉนวน เช่น เซรามิก หรือแกว้ ค่าความตา้ นทานของรีซิสเตอร์สร้างไดจ้ ากการเปล่ียนแปลงความกวา้ งและความ หนาของสารตวั นาชนิดต่างๆ ท่ีมีค่าความตา้ นทานเฉพาะตวั การสร้างคาพาซิสเตอร์ใชว้ ิธีเคลือบฟิ ลม์ ทับกันโดยมีออกไซต์เป็ นฉนวนค่ันอยู่ ส่วนอินดักเตอร์จะใช้วิธีทาฟิ ล์มตังนาเวียนต่อๆ กัน ทรานซิสเตอร์และไดโอดจะสร้างโดยเทคนิคเฉพาะตัวของแบบฟิ ล์มบาง แต่โดยทว่ั ไปแล้วจะใช้ ทรานซิสเตอร์หรือไดโอดท่ีสร้างเป็นตวั สาเร็จแลว้ มายดึ บนวสุ ดุฐานรอง รูปที่ 6 ไอซีแบบฟิลม์ บาง 165

ไอซีแบบฟิ ล์มหนา สร้างโดยใชเ้ ทคนิคการพมิ พซ์ ิลคว์ กรีน (silk – screen printing) เพอ่ื สร้าง รูปแบบวงจรที่ตอ้ งการลงบนวสั ดุฐานรองเซรามิก โดยหมึกที่พมิ พล์ งไปน้ันจะมีส่วนที่เป็ นท้งั ตวั นา ตวั ตา้ นทาน และฉนวน แลว้ เอาไปเผาดว้ ยความร้อนสูง เพือ่ ใหว้ สั ดุที่พิมพล์ งไปน้นั หลอมละลายเคลือบ ตดิ วสั ดุฐานรอง อุปกรณ์ประเภทแพสซีฟใชว้ ิธีสร้างเหมือนแบบฟิ ล์มบาง แต่อุปกรณ์พวกแอกทีฟเช่น ทรานซิสเตอร์จะใชแ้ บบสร้างสาเร็จแยกยดึ อยตู่ า่ งหาก รูปที่ 7 ไอซีแบบฟิลม์ หนา ไอซีแบบไฮบริด อาจเรียกอีกอยา่ งหน่ึงวา่ ไอซีแบบหลายชิป ซ่ึงประกอบดว้ ยชิปของอุปกรณ์ท่ี สรา้ งแบบโมโนลิธิคและฟิลม์ บางหลายๆ ชิปตอ่ ร่วมกนั อยภู่ ายในภาชนะห่อหุม้ เดียวกนั โดยมีสารตวั นา เสน้ เล็กๆ ต่อเช่ือมถึงกนั ระหวา่ งแต่ละชิปเพอ่ื ประกอบเป็ นวงจรข้ึนโดยตวั ทรานซิสเตอร์ อาจข้ึนที่ชิป ใดชิปหน่ึงหรือแยกยดึ ต่างหาก เมื่อเป็นทรานซิสเตอร์แบบกาลงั สูง รูปท่ี 8 ไอซีแบบไฮบริด 3 ชนิดของไอซีแบ่งตามชนิดของอปุ กรณ์ท่ีสร้าง เมื่อแบ่งไอซีตามชนิดของอุปกรณ์แอกทีฟท่สี รา้ งลงในชิป จะแยกออกเป็ น 2 ชนิดคือไอซีแบบ ไบโพลาร์ (bipolar IC) และไอซีแบบมอส (MOS IC) 166

ไอซีแบบไบโพลาร์ เป็ นไอซีท่ีใชอ้ ุปกรณ์แอกทฟี เป็ นทรานซิสเตอร์ท้งั NPN และ PNP ปกตจิ ะ ใชท้ รานซิสเตอร์ NPN ชนิดซิลิคอนสร้างบรรจุลงในวงจรภายในไอซี ไอซีแบบมอส เป็นไอซีท่ใี ชอ้ ุปกรณ์แอกทีฟเป็ นทรานซิสเตอร์ตอ่ อยภู่ ายในวงจร โดยถา้ มีการตอ่ ร่วมระหวา่ งมอสเฟตชนิด N แชนแนล และ P แชนแนลในแบบคอมพลีเมนทารีจะเรียกวา่ CMOS หรือ COS/MOS 4 การแยกระดบั และตระกูลของไอซี ระดับ ในไอซีแบบดิจิตอลจะมีการแยกระดบั ของไอซี โดยพิจารณาจานวนลอจิกเกตที่ต่อร่วมอยู่ ภายในไอซีน้นั ๆ เช่น SSI (small scale IC) บรรจวุ งจรลอจิกเกตไดต้ ่ากวา่ 12 ถึง 100 เกต MSI (medium scale IC) บรรจุวงจรลอจิกเกตไดร้ ะหวา่ ง 12 ถึง 100 เกต LSI (large scale IC) บรรจวุ งจรลอจิกเกตไดร้ ะหวา่ ง 100 ถึง 1000 เกต VLSI (very large scale IC) บรรจวุ งจรลอจิกเกตไดต้ ้งั แต่ 1000 เกตข้ึนไป ตระกลู (families) ซ่ึงข้นึ อยกู่ บั ชนิดของไอซี เช่น ถา้ เป็นไอซีแบบไบโพลาร์จะแบง่ เป็ นตระกลู ต่างๆ ดงั น้ีคือ DTL ; diode trnsistor logic ไอซีแบบดิจิตอลแยกออกเป็ นตระกูลตา่ งๆ ตามชนิดของ อุปกรณ์ทใี่ ชต้ ่ออยใู่ นวงจรลอจิก เช่น ถา้ เป็ นไอซีดิจิตอลแบบไบโพลาร์จะแบ่งออกเป็ นตระกลู RTL ; resistor trnsistor logic, DTL ; diode transistor logic, TTL ; transistor transistor logic และ ECL ; emitter coup;ed logic ถา้ เป็ นไอซีแบบมอสจะแบ่งออกเป็น NMOS, PMOS และตอ่ ร่วมกนั เป้นแบบ คอมพลีเมนทารีจะเรียกวา่ CMOS หรือ COS/MOS ไอซีดิจิตอลไม่วา่ จะเป็นแบบไบโพลาร์หรือแบบมอส จะมีคู่มือใชง้ านโดยเฉพาะเพ่อื ระบุวงจร โครงสรา้ งภายใน อตั ราตา่ งๆ ตารางความจริง (truth table) และการใชง้ านสาหรับผทู้ ี่นาไปใชพ้ ิจารณา ในการออกแบบใชง้ าน (ก) แนนดเ์ กตแบบ 2 อินพตุ 4 ตวั (7400) (ข) อินเวอร์เตอร์ 6 ตวั (7404) (ค) แอนดเ์ กตแบบ 2 อินพตุ 4 ตวั (7408) (ง) นอร์เกตแบบ 2 อินพุต 4 ตวั (7432) รูปที่ 9 โครงสรา้ งภายในไอซีดิจติ อล TTL อนุกรม 7400 167

5 ข้นั ตอนการผลติ ไอซี กรรมวธิ ีในการผลิตไอซีน้นั มอี ยู่ 2 แบบ ไดแ้ ก่ แบบโมโนลิธิค (monolithic) ซ่ึงใชก้ ารโด๊ป วสั ดุฐานรองซ่ึงสร้างจากสารก่ึงตวั นาใหเ้ กิดตวั อุปกรณ์ตา่ งๆ ข้ึนในเน้ือของวสั ดุฐานรอง แต่สาหรบั การ สรา้ งไอซีแบบฟิลม์ จะใชว้ ธิ ีเคลือบสารตวั นาชนิดต่างๆ ลงไปบนผวิ ของวสั ดุฐานรองซึงสรา้ งจาก ฉนวนโดยวธิ ีเคลือบสารตวั นาชนิดตา่ งๆ ลงไปบนผวิ วสั ดุฐานรองซ่ึงสร้างจากฉนวน โดยวธิ ีเคลือบจาก ไอระเหยของสารหรือใชว้ ธิ ีพมิ พแ์ บบซิลคส์ กรีน การผลติ ไอซีแบบโมโนลธิ ิค การผลิตไอซีแบบน้ีเป็ นแบบทนี่ ิยมใชก้ นั มากเพราะมีตน้ ทุนการ ผลิตต่าเมื่อผลิตเป็นจานวนมากใชว้ ธิ ีสรา้ งจากซิลิคอนชิป (silicon chip) ช้ินเล็กๆ กวา้ งประมาณ 0.5 น้ิว x 0.01 นิ้วตดั ออกมาจากเวเฟอร์ (wafer) แลว้ นามาโด๊ปเพอื่ สร้างตวั อุปกรณ์ต่างๆ ข้นึ บนผวิ ของชิป สมมตวิ า่ เราตอ้ งการผลิตวงจรชนิดหน่ึงท่ปี ระกอบดว้ ยไดโอด 2 ตวั รีซิสเตอร์ 1 ตวั และทารนซิ สเตอร์แบบ NPN 1 ตวั ตอ่ เป็ นวงจรดงั รูปที่ 10 จะมีข้นั ตอนการสร้างตอ่ ไปน้ี ข้ันที่ 1 (รูปท่ี 10 (ก)) สร้างช้นั อิพิทแทกเชียล (epitaxial growth) แผ่นเวเฟอร์ท่ีใชท้ าตวั ไอซีมกั จะเป็ นสารก่ึงตวั นาชนิด P ดงั น้นั จงึ ตอ้ งสรา้ งสารก่ึงตวั นาชนิด N บนวสั ดุฐานรอง P โดยพน่ กา๊ ซฟอสฟอรสั ลงไปทาใหเ้ กิดรอยต่อ PN ข้ึน ทาความสะอาดผิวบนแลว้ ผ่านก๊าซออกซิเจน (oxygen) ท่ีอุณภูมิประมาณ 1100 C ทาใหเ้ กิดซิลิคอนออกไซด์ (SiO2) บนผิวของแผน่ เวเฟอร์ SiO2 น้ีเป็ น ฉนวนป้องกนั มิใหส้ ารก่ึงตวั นาขา้ งใตเ้ ป็ นสื่อตวั นาหรือทาปฏิกิริยากบั ก๊าซอื่นๆ เวน้ เสียแต่จะขจดั SiO2 ออกบางส่วน นอกจากน้ียงั ใชเ้ ป็นทต่ี อ่ ของโลหะเพอ่ื โยงขาวงจรใหต้ ิดต่อกนั ข้ันท่ี 2 (รูปท่ี 10 (ข)) ขบวนการแยกเกาะอิสระ (isolation diffusion) สกดั SiO2 ออกเป็ น ช่องๆ เพื่อจะพ่นสารโบรอนที่มีความเขม้ ขน้ สูงลงไปก่อนที่จะสกัดช่อง จะตอ้ งออกแบบวงจรวาง ตาแหน่งอุปกรณ์และขนาดของอุปกรณ์ เหมือนกับการออกแบบแผ่นวงจรพิมพท์ ว่ั ไป เมื่อพ่นสาร โบรอนลงไปจะทาใหเ้ กิดเป็ นสารก่ึงตวั นาชนิด P + ข้ึน สารชนิด N จะถูกแยกตวั ออกเกิดเกาะอิสระ เกาะอิสระน้ีหน่ึงเกาะจะเป็ นอุปกรณ์ไดห้ น่ึงตวั แต่ละเกาะจะแยกจากกนั เป็ นอิสระจะไม่มีกระแสไฟฟ้า ไหลผา่ นถึงกนั ไดเ้ ลย ในข้นั ตอนน้ีจะทาใหเ้ กิดคอลเลก็ เตอร์ของทรานซิสเตอร์แต่ละตวั ได้ ข้นั ที่ 3 (รูปท่ี 10 (ค)) ขบวนการแพร่ส่วนเบสในขบวนการน้ีจะตอ้ งเคลือบ SiO2 บนผวิ อีก คร้ังแลว้ สกดั ออกใหไ้ ดบ้ ริเวณที่ตอ้ งการ เพอื่ ท่ีจะเบสของทรานซิสเตอร์ แอโนดของไดโอด หรือเป็น ตวั ตา้ นทาน เมื่อไดช้ ่องตามตอ้ งการแลว้ ก็พน่ สารโบรอนลงไปก่อใหเ้ กิดสารชนิด P ข้ึน ขณะพน่ สาร จะตอ้ งควบคุมความลึกใหด้ ีมีฉะน้นั จะทะลุไปวสั ดุฐานรองชนิด P ได้ ข้นั ท่ี 4 (รูปท่ี 10 (ง)) ขบวนการแพร่ส่วนอิมิตเตอร์ตอ้ งเคลือบ SiO2 อีกคร้งั แลว้ สกดั ออก ในส่วนที่ตอง้ การพน่ สารฟอฟอสรสั ท่มี ีความเขม้ สูงเพอ่ื สรา้ งเป็ นอิมิตเตอร์ของทรานซิลเตอร์ แคโทด ของไดโอดทาใหไ้ ดส้ าร N+ ข้นึ ส่วนท่เี พม่ิ เติมคอื W1 , W2 เพอ่ื ทาใหส้ ามารถต่อสายโยงวงจรไดแ้ ละ ลดค่าความตา้ นทานระหวา่ งรอยตอ่ ลง และยงั ทาใหก้ ระแสไหลผา่ นไดส้ ูงข้นึ 168

ข้นั ท่ี 5 (รูปที่ 10 (จ)) ขบวนการเช่ือมต่อระหวา่ งอุปกรณ์โดยโลหะอะลูมินมั เมื่อเสร็จส้ิน ขบวนการแพร่อิมิตเตอร์แลว้ ก็จะไดอ้ ุปกรณ์ต่างๆ ทุกทต่ี อ้ งการจะตอ้ งตอ่ เชื่อมขาต่างๆ ของอุปกรณ์เขา้ ดว้ ยกนั ใหเ้ ป็ นไปตามวงจร โดยสกดั ช่องในจุดทต่ี อ่ สายและเคลือบผวิ หนา้ ดว้ ยอะลูมินมั ทาในสุญญากาศ หลงั จากน้นั กใ็ ชว้ ธิ ีโฟโตรีซิสเทคนิคสกดั บริเวณอะลมู ินมั ทไี่ ม่ตอง้ การออก ที่เหลือคอื วงจรทีต่ อ้ งการวงจร ช้นั อิพแิ ทกเชียลชนิดเอน็ ซิลิคอนไดออกไซด์ ดา้ นขา้ งของคอลเลก็ เตอร์ วสั ดุฐานรองชนิดพี (ก) เกาะอิสระ วสั ดุฐานรองชนิดพี ดา้ นลา่ งของคอลเลก็ เตอร์ (ข) ตวั ตา้ นทาน แอโนดของไดโอด เบส วสั ดฐุ านรองชนิดพี อมิ ิตเตอร์ N+ (ค) แคโทดของไดโอด N+ วสั ดุฐานรองชนิดพี ตวั ตา้ นทาน (ง) ทรานซิลเตอร์ อะลมู ินมั ไดโอด ซิลคิ อนไดออกไซด์ วสั ดฐุ านรองชนิดพี (จ) รูปท่ี 10 แสดงลาดบั ข้นั ตอนการผลิตไอซี 169

6 การตรวจวเิ คราะห์ไอซีแบบต่างๆ เมื่อซ่อมเคร่ืองอุปกรณ์ทใ่ี ชไ้ อซีแบบแอนะลอกสิ่งสาคญั ส่ิงแรกคือ ตอ้ งรูจ้ กั ไอซีแตล่ ะตวั ทอี่ ยู่ ภายในเคร่ืองน้นั ก่อน เช่น หนา้ ทกี่ ารทางาน โครงสรา้ งวงจรภายใน หนา้ ท่ีของขาต่างๆ เช่นจุดรับ สญั ญาณเขา้ จุดส่งสญั ญาณออก จดุ แรงเคลื่อนไฟฟ้าจากแหล่งจา่ ยกาลงั ดา้ นบวกและลบ เม่ือรู้หนา้ ท่ี ของไอซีแต่ละตวั แลว้ จะสามารถวเิ คราะหข์ ้นั ตน้ ไดว้ า่ ส่วนท่ีเสียควรจะในวงจรส่วนไหน จากน้นั จึง ทาการทดสอบวงจรส่วนน้นั เพอื่ แยกออกมาวา่ ตวั ไอซีเสียหรืออุปกรณ์ภายนอกที่ต่อร่วมอยกู่ บั ไอซีเสีย การวดั แรงเคล่ือนทีข่ าไอซีเพอื่ สงั เกตความผดิ น้นั ไม่ใช่วธิ ีที่แน่นอนเสมอไปท่จี ะช้ีชดั วา่ ไอซีเสียเพราะ ถึงแมว้ า่ ตวั ไอซีไม่เสียแตแ่ รงเคล่ือนไฟฟ้าทข่ี าไอซีอาจผดิ ปกติได้ เช่น อาจไม่ไหล ไหลมาก หรือนอ้ ย กวา่ ปกติ การสงั เกตจากการกินกระแสหรือความร้อนที่ตวั ไอซีก็เช่นกนั ส่ิงต่างๆ เหล่าน้ีระบไุ ดแ้ ต่เพยี ง จุดเสียที่วงจรส่วนน้นั เท่าน้นั ดงั น้นั ส่ิงแรกทที่ าคอื ตอ้ งตรวจสอบตวั อุปกรณ์ภายนิกท่ตี อ่ ร่วมอยใู่ หแ้ น่ใจ ก่อนเปล่ียนไอซีตวั ใหม่ ในกรณีทไี่ ม่มีวงจรของเครื่องที่ซ่อม อาจตอ้ งใชว้ ธิ ีหาหนงั สือคู่มือไอซีเพอ่ื หาคูรายละเอียดของ ไอซีแตละตวั ทอ่ี ยภู่ ายในเครื่อง เพอ่ื แยกหนา้ ที่ของไอซีแต่ละตวั ใหแ้ น่ชดั ก่อนทจ่ี ะทาการวเิ คราะห์จดุ เสีย จากอาการเสียของเครื่องท่เี กิดอยขู่ ณะน้นั ไอซีแบบดิจติ อลจะมีรูปแบบวงจรท่ีมาตรฐานและวเิ คราะหก์ ารทางานงา่ ยกวา่ ไอซีแบบ แอนะลอกเพราะเบอร์ของไอซีจะระบชุ นิด หนา้ ท่ี และขาตา่ งๆ แน่นอนอยแู่ ลว้ เพยี งแตท่ ดสอบดว้ ยการ ป้อนสญั ญาณเขา้ และตรวจสญั ญาณออกเท่าน้นั กจ็ ะแยกตวั ไอซีท่ีเสียได้ 7 รูปแบบภาชนะห่อหุ้มและการสังเกตขาไอซี การบรรจุชิปลงในภาชนะห่อหุม้ แยกตามวสั ดุไดเ้ ป็ น 3 แบบ คือ แบบโลหะ แบบพลาสติก และเซรามิก แบบโลหะมกั มีรูปแบบเป็นกระป๋ องทรงกลม (can) (รูปท่ี 11 (ก)) มีขาอยดู่ า้ นใตเ้ รียงเป็ น วงกลมเช่นกนั ส่วนแบบพลาสติกและแบบเซรามิกที่นิยมใชม้ ากจะมีลกั ษณะเป็ นตวั ถงั แบน โดยแยก ชนิดออกเป็ นตวั ถงั แบนมีขายน่ื ออกมาเป็ นแถวเรียงตรงเป็ นแถว (SIP) (รูปที่ 11 (ข)) แถวเรียงสลบั แถวเดียว (ZIL) (รูปท่ี 11 (ค)) ยน่ื ออกโดยขาเหยยี ดตรงไปแนวเดียวกบั ตวั ไอซีอาจจะยนื่ ออก 2 ดา้ น หรือ 4 ดา้ น (flat package) (รูปที่ 11 (ง)) ขาทีย่ น่ื ออกท้งั 3 ดา้ นขา้ งของไอซีโคง้ งอลงและเรียงแนว เดียวกนั (DIP) (รูปที่ 11 (จ)) ขาที่ยนื่ ออกท้งั 3 ดา้ นเรียงไขวแ้ ละโคง้ งอลง (DIP – Q) (รูปท่ี 11 (ฉ)) ฯลฯ เป็นตน้ ไอซีทกุ ตวั จะมีเครื่องหมายเพอื่ ใหส้ งั เกตขาที่ 1 มกั ใชว้ ธิ ีเจาะรูกลมเล็กๆ ตรงขา 1 ซ่ึงอยชู่ ิดริมดา้ นหน่ึงจากน้นั นบั ขาถดั ไปเรียงต่อกนั ไปตามลาดบั ขา ถา้ ไอซีแบบมีขายน่ื ออกดา้ นขา้ ง 2 ดา้ นหรือ 4 ดา้ นใหน้ บั เรียงจากขาที่มีเคร่ืองหมายซ่ึงเป็ นขา 1 เรียงลาดบั ไปในทิศทางทวนเขม็ นาฬิกา เมื่อมองจากดา้ นบนของตวั ไอซี 170

รูปที่ 11 ตวั ถงั และการสงั เกตขาไอซีแบบตา่ งๆ ------------------------------------------ 171