หน่วยที่ 1 สารกึ่งตัวนำและไดโอด

หน่วยท่ี 1 สารก่ึงตวั นาและไดโอด วิชา อปุ กรณอ์ เิ ลก็ ทรอนกิ สแ์ ละวงจร

หัวขอ้ เร่ือง 1. สารก่งึ ตวั นา 2. โครงสร้างอะตอม 3. สารก่งึ ตวั นาประเภทเอน็ 4. สารก่งึ ตวั นาประเภทพี 5. ไดโอด 6. โครงสรา้ งไดโอด 7. การตอ่ ไดโอด 8. คณุ ลกั ษณะทางไฟฟ้าของไดโอด 9. การวดั ไดโอดดว้ ยอนาลอ็ กมเิ ตอร์ 10. การวดั ไดโอดดว้ ยดจิ ิตอลมเิ ตอร์ สาระสาคญั วัสดุท่ีนามาใช้ประโยชนใ์ นทางไฟฟ้าประกอบดว้ ยสสารสามชนิด ไดแ้ ก่ วัสดุท่ีเป็นฉนวน วัสดุที่เป็นตวั นา และ สดุ ทา้ ยเป็นวัสดุสารก่ึงตวั นา วสั ดสุ ารกึ่งตวั นานน้ั เกิดจากการนาวัสดุท่ีมอี ยู่ตามธรรมชาติมาทาการโดป๊ หรือเตมิ สารเจือ ปนจนไดว้ สั ดุที่มีสภาพการนาไฟฟ้าทีด่ ีขนึ้ มีสมบตั ิทางไฟฟ้า เราเรียกสารก่ึงตัวนาชนิดพีและสารก่ึงตวั นาชนิดเอน็ เรียก สารกึ่งตวั นาท่ีเติมสารแลว้ ว่าสารก่ึงตวั นาไม่บริสุทธิ์ สารกึ่งตัวนาไม่บริสทุ ธิ์นีแ้ บ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ สารก่ึงตวั นา ประเภทเอน็ (N-Type) และสารก่ึงตวั นาประเภทพี (P-Type) ในวสั ดุสารแต่ละชนดิ จะประกอบดว้ ยโครงสรา้ งอะตอมทเ่ี หมือนกัน แตจ่ ะแตกต่างกนั ที่จานวนเลขอะตอมและชน้ั ของอิเล็กตรอน ความแตกต่างนีท้ าใหร้ ะดบั พลงั งานแตกต่างกนั ดว้ ย ไดโอดเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกสท์ ่ีมีโครงสรา้ งมาจากวัสดุสารกึ่งตัวนา แบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ ซิลิกอนและ เยอรมนั เนยี ม การทางานของไดโอดเกิดสารกึ่งตวั นาชนดิ พแี ละสารกึ่งตวั นาชนิดเอ็นมาตอ่ กนั แลว้ ต่อแหลง่ จา่ ยไฟฟา้ ไดโอดในทางปฏิบัติเม่ือต่อการทางานแบบไบอสั ตรงจะทาให้ไดโอดนากระแสไดแ้ ละเกิดแรงดนั ตกคร่อม 0.7 V สาหรับชนิดซิลิกอนและ 0.3 V สาหรบั ชนิดเยอรมนั เนียม แรงดันที่ตกคร่อมไดโอดท่ีเกิดขึน้ นี้อาจคิดเป็นค่ากาลังการ สญู เสียในตวั ไดโอดไดจ้ ากสมการกาลงั ไฟฟา้ ไดโอดในทางปฏิบตั ิเม่ือตอ่ การทางานแบบไบอสั กลบั ไดโอดจะไมน่ ากระแสเสมือนว่าเปิดวงจรจงึ ไม่มีกระแสไหล ผ่าน เม่ือเปิดวงจรแรงดนั ไบอสั กลับท่ีตกคร่อมไดโอดจะตอ้ งไม่เกินค่าแรงดนั ย้อนกลับของไดโอด เพราะถา้ แรงดันเกิน มากๆ แลว้ ทาใหไ้ ดโอดเสียหายหรอื ทะลไุ ด้ การวดั ไดโอดเพ่ือตอ้ งการทราบว่าไดโอดดหี รือเสีย เคร่ืองมอื ที่ใชว้ ัดมีสองชนิด คือ มลั ติมเิ ตอรแ์ ละดิจิตอลมิเตอร์ ภายในมัลติมิเตอรจ์ ะมีแบตเตอรี่ เมื่อทาการวดั จึงเสมือนการจ่ายไฟไบอสั ให้ไดโอด อาการเสียของไดโอดมีทั้งแบบชอ็ ต และแบบขาด การวดั แบบคร่าวๆ ถา้ ไดโอดดจี ะตอ้ งวดั แลว้ เข็มขนึ้ 1 ครงั้ และเมอ่ื สลบั สายวดั เขม็ ตอ้ งไม่ขนึ้

สมรรถนะการเรยี นรู้ 1. อธิบายความหมายฉนวน ตวั นา สารก่งึ ตวั นาได้ 2. รู้จกั ชนิดของสารก่งึ ตวั นา 3. เขา้ ใจพ้ืนฐานโครงสรา้ งอะตอม 4. เขา้ ใจสารก่งึ ตวั นาชนิดเอ็นและสารก่งึ ตวั นาชนิดพี 5. รูเ้ ขา้ ใจการทางานของไดโอด 6. รู้เขา้ ใจสัญลกั ษณข์ องไดโอด 7. รู้เขา้ ใจโครงสร้างไดโอด 8. อธิบายคุณลกั ษณะทางไฟฟ้าของไดโอดได้ 9. สามารถวดั ไดโอดดว้ ยอนาล็อกมิเตอร์ได้ 10.สามารถวดั ไดโอดดว้ ยดจิ ิตอลมเิ ตอร์ได้ สาระการเรียนรู้ 1. สารกึ่งตัวนา 2. โครงสรา้ งอะตอม 3. สารกึง่ ตัวนาประเภทเอ็น 4. สารก่ึงตวั นาประเภทพี 5. ไดโอด 6. โครงสรา้ งไดโอด 7. การตอ่ ไดโอด 8. คณุ ลกั ษณะทางไฟฟ้าของไดโอด 9. การวัดไดโอดดว้ ยอนาลอ็ กมิเตอร์ 10. การวดั ไดโอดดว้ ยดจิ ิตอลมเิ ตอร์