แผนการสอนหน่วยที่ 2

แผนการจัดการเรียนรทู้ ี่ 2 ช่อื วิชา อิเล็กทรอนกิ ส์อตุ สาหกรรม เวลาเรียนรวม 90 ช.ม. ช่ือหน่วย อุปกรณ์สารก่งึ ตัวนำกำลงั สอนคร้งั ที่ 2 ชอื่ เร่อื ง วงจรทรานซิสเตอร์กำลัง จำนวน 5 ช.ม. หวั ข้อเรื่อง 1. โครงสร้างทรานซิสเตอร์ 2. ชนิดของทรานซสิ เตอรแ์ ละโครงสร้างภายนอก 3. หลกั การทำงานพืน้ ฐานของทรานซิสเตอร์ 4. การทดสอบทรานซิสเตอร์ สาระสำคญั ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ท่ีสร้างจากสารกึ่งตัวนำชนิด P และสารกึ่งตัวนำชนิด N จำนวน 3 ชิ้น นำมา ต่อกันเพื่อให้เกิดรอยต่อของสาร P-N จำนวน 2 รอยต่อ การวางตำแหน่งของสารกึ่งตัวนำชนิดพีและชนิดเอ็นนั้น จะข้นึ อยู่กบั ชนดิ ของทรานซิสเตอร์ชนิด PNP หรือชนดิ NPN สมรรถนะย่อย แสดงความร้เู กย่ี วกับโครงสรา้ งทรานซสิ เตอร์ได้ วตั ถุประสงคก์ ารเรียน วัตถปุ ระสงค์ทั่วไป เมือ่ ผู้เรยี นได้ศึกษาเน้ือหาในบทนแ้ี ลว้ ผเู้ รยี นสามารถ 1. เขียนโครงสร้างทรานซิสเตอร์ได้ 2. อธิบายชนิดของทรานซิสเตอรแ์ ละโครงสร้างภายนอกได้ 3. อธบิ ายหลกั การทำงานพืน้ ฐานของทรานซิสเตอรไ์ ด้ 4. อธบิ ายการทดสอบทรานซสิ เตอร์ได้ วตั ถุประสงคเ์ ชิงพฤติกรรม เมื่อผู้เรยี นได้ศึกษาเนื้อหาในบทนีแ้ ลว้ ผเู้ รยี นสามารถ 1. มีการพัฒนาคุณธรรม จริยธรรม ค่านิยม และคุณลักษณะอันพึงประสงค์ที่ผู้สอนสามารถ สังเกตเหน็ ได้ ในดา้ นความมมี นุษย์ สัมพันธ์ ความมีวนิ ัย ความรับผดิ ชอบ ความเชื่อมัน่ ในตนเอง ความสนใจใฝ่ รู้ ความรกั สามคั คี ความกตญั ญูกตเวที

กิจกรรมการเรยี นการสอน ในการจัดการเรียนการสอนในรายวิชาอิเล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรม ได้กำหนดกิจกรรมการเรียนการ สอนให้ผู้เรียนเกิดการเรียนรู้โดยใช้เทคนิคการจัดกิจกรรมการเรียนการสอนแบบบูรณาการ โดยมีขั้นตอนใน การดำเนินกจิ กรรมดังนี้ ขน้ั นำเข้าสบู่ ทเรียน 1. ผูส้ อนแจ้งวตั ถุประสงค์การเรยี นรหู้ นว่ ยท่ี 2 เรื่อง วงจรทรานซิสเตอร์กำลงั 2. ผ้สู อนสนทนากับผู้เรียนและสรุปประเด็นต่างๆ เพอื่ นำสรปุ เปน็ เนอื้ หาที่จะสอนในครั้งน้ี ขน้ั สอน กิจกรรมผู้สอน 3. ผู้สอนอธิบายโครงสร้างทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์จะเหมือนกับไดโอด คือ สามารถสร้างจาก เจอร์เมเนียมและซิลิคอน แต่ ส่วนใหญ่แล้วจะนิยมใช้ซิลิคอน และส่วนประกอบของ ทรานซิสเตอร์จะมีสารก่ึงตัวนำที่ถูกโดปชนิด พี-ไทพ์ หรือเอ็น-ไทพ์ แล้วนำมาด้วยกัน 3 ชั้น โดยจะวางสลบั กันไป ซ่งึ การวางน้จี ะทำได้ 2 ทาง ทางแรก คือ นำสารเอ็น-ไทพ์ ประกบสารพี-ไทพ์ ซ่ึงจะอยู่ในรูปของทรานซิสเตอร์ชนิดเอ็นพีเอ็น ดัง แสดงในรูป N P Nอมิ ติ เตอร์ คอลเลก็ เตอร์ คอลเลก็ เตอร์ เบส เบส อมิ ติ เตอร์ (A) บ ล็ อ ก ได อ ะ แ ก ร ม ข อ ง NPN (B) สัญลักษณข์ อง NPN ทรานซสิ เตอร์ ทรานซิสเตอร์ ทรานซสิ เตอร์ชนิดเอ็นพเี อน็ ทางท่ีสอง คือ นำสารพี-ไทพ์ ประกบสารเอ็น-ไทพ์ ซ่ึงจะอยู่ในรปู ของทรานซิสเตอร์ชนิด พีเอ็นพี ดัง แสดงในรูปท่ี 2.1 P N Pอมิ ติ เตอร์ คอลเลก็ เตอร์ คอลเลก็ เตอร์ เบส เบส อมิ ติ เตอร์ (A)บลอ็ กไดอะแกรมของPNP ทรานซสิ เตอร์ (B) สญั ลกั ษณข์ อง PNP ทรานซสิ เตอร์ ทรานซิสเตอรช์ นิดพเี อน็ พี

4. ผ้สู อนอธิบายชนิดของทรานซิสเตอร์และโครงสร้างภายนอก ทรานซิสเตอรจ์ ะแบ่งตามวิธดี งั น้ี แบ่ง ตามชนิด (เอ็นพีเอน็ หรอื พีเอน็ พี) แบง่ ตามวัสดทุ ี่ใช้สร้าง (เจอรเ์ มเนียม หรือซลิ ิคอน) แบง่ ตาม ลักษณะเดน่ ของการใชง้ าน (กำลงั งขยายสูงหรอื ต่ำ สวติ ชิง หรือความถี่สงู ) 5. ผู้สอนนำภาพการแสดงการไบแอสทรานซิสเตอร์ชนิดเอ็นพีเอ็น แสดงการไบแอสทรานซิสเตอร์ชนิด พเี อน็ พี พร้อมอธิบายหลกั การทำงานพื้นฐานของทรานซิสเตอร์ 6. ผู้สอนสาธิตการทดสอบทรานซิสเตอร์ เกิดช็อต ขาด หรือร่ัวถึงกันหรือไม่โดยใช้โอห์มมิเตอร์ สำหรับลักษณะการวัดทดสอบจะแสดงในรูปท่ี 2.6 ซึ่งเครื่องหมาย + หรือ – นั่นหมายถึงข้ัวของ สายมิเตอร์ และค่าความต้านทานที่เป็นค่าสูง (High) จะมีค่าประมาณ 10,000 โอห์ม หรือมากกว่า ส่วนค่าความตา้ นทานต่ำ (Low) จะมคี า่ ต่ำกวา่ 10,000 โอหม์ -LOHWIGH -HIGLOHW +C +C B B +-LOHWIGHE P N P+-HIGLHOWE +-NPN +- C HIGHER C B HIGHB HIGH E HIGHERE +- +- แสดงการวัดทดสอบทรานซิสเตอรแ์ ละผลทีไ่ ด้ ข้ันประกอบกิจกรรม กลยุทธ์ในการพัฒนาผู้เรียนให้มีทักษะชีวิตในการทำงานเป็นทีมและรับฟังความคิดเห็นของผู้อื่น และมกี จิ นสิ ยั ในการสืบคน้ และทักษะในการวเิ คราะห์ ให้นักเรียนแบ่งกลมุ่ ๆละ 4-5 คน ตามความสมัครใจอภปิ ราย ตามใบมอบงานท่ี 2 กจิ กรรมผูเ้ รียน 7. นกั ศึกษาฟงั ผูส้ อนอธิบายและลงมือปฏิบัติตามทผี่ ูส้ อนแนะนำ พรอ้ มซักถามขอ้ สงสยั 8. นกั ศึกษาสรุปเนือ้ หาร่วมกับผู้สอน ข้ันสรปุ และการประยุกต์ 9. นักศึกษาทำแบบประเมินผลการเรียนรู้ และการทดลองท่ี 2 เรื่อง ทรานซิสเตอร์กำลัง และ ทรานซสิ เตอร์ 10. นักศกึ ษาเปลย่ี นกนั ตรวจแบบประเมินผลการเรยี นรู้ ส่อื การเรียนการสอน 1. เอกสารประกอบการสอนวิชาอเิ ล็กทรอนิกส์อุตสาหกรรม 30104 – 9005

2. Power Point หนว่ ยที่ 2 3. รศ.สุรพล รักวิจัย,อิเล็กทรอนิกส์สำหรับอุตสาหกรรม,แมคกรอ – ฮิล อินเตอร์เนช่ันแนลม กรงุ เทพฯ,2541 การวดั และการประเมนิ ผล แผนการจดั การเรยี นรู้มีการกำหนดแนวทางการวดั และประเมินผลตามสภาพจริง ดว้ ยรูปแบบ วิธกี ารที่หลากหลาย การให้ระดบั คะแนนการวัดและประเมนิ ผลการเรียนรู้รายวชิ า 1) คุณธรรม จรยิ ธรรมและเวลาเรียน 20 % 2) การประเมนิ ผ่านมาตรฐานประจำหน่วย 80 % รวม 100 % วิธีวดั ผล 1. ใช้แบบทดสอบหลังเรียนหน่วยท่ี 2 2. ตรวจใบงาน 3. สงั เกตพฤตกิ รรมการปฏบิ ตั ิงานรายบุคคล 4. สังเกตพฤตกิ รรมการเขา้ ร่วมกิจกรรมกลมุ่ 5. ตรวจแบบประเมนิ ผลการเรยี นรู้ 6. การสังเกตและประเมินผลพฤติกรรมด้านคุณธรรม จริยธรรม ค่านิยม และคุณลักษณะอันพึง ประสงค์ เครอื่ งมือวัดผล 1. แบบทดสอบหลังเรียนหน่วยท่ี 2 2. ใบงาน 3. แบบสงั เกตพฤติกรรมการปฏิบัตงิ านรายบคุ คล 4. แบบสังเกตพฤตกิ รรมการเขา้ รว่ มกจิ กรรมกลุ่ม 5. แบบประเมนิ ผลการเรยี นรู้ หนว่ ยท่ี 2 6. แบบประเมินคุณธรรม จริยธรรม ค่านิยม และคุณลักษณะอันพึงประสงค์ โดยครูและนักศึกษา รว่ มกันประเมนิ เกณฑก์ ารประเมนิ ผล 1. เกณฑผ์ ่านใบงาน คือ พอใช้ 2. แบบสงั เกตพฤตกิ รรมการปฏบิ ตั งิ านรายบคุ คล เกณฑ์ผา่ น ตอ้ งไม่มชี อ่ งปรบั ปรงุ 3. แบบสงั เกตพฤติกรรมการเข้ารว่ มกิจกรรมกลุ่ม เกณฑผ์ ่าน 50% ขึน้ ไป 4. แบบประเมินผลการเรยี นรู้ หน่วยท่ี 2 เกณฑ์ผา่ น ทำถูกต้อง 50% ขนึ้ ไป 5. แบบประเมินคุณธรรม จริยธรรม ค่านิยม และคุณลักษณะอันพึงประสงค์ คะแนนข้ึนอยู่กับการ ประเมนิ ตามสภาพจรงิ

บนั ทกึ หลังการสอน ผลการใชแ้ ผนการสอน …………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ผลการเรียนของนักเรยี น …………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ผลการสอนของครู …………………………………………………………………………………………………………………………………………. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

บทท่ี 2 วงจรทรานซสิ เตอร์ จดุ ประสงค์รายวชิ า 1. เขียนโครงสร้างทรานซิสเตอรไ์ ด้ 2. อธิบายชนดิ ของทรานซิสเตอร์และโครงสร้างภายนอกได้ 3. อธบิ ายหลกั การทำงานพื้นฐานของทรานซิสเตอร์ได้ 4. อธิบายการทดสอบทรานซิสเตอรไ์ ด้ 2.1 โครงสรา้ งทรานซสิ เตอร์ 2.1.1 โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ชนิดสองรอยต่อ หรือ BJT นี้ ประกอบไป ด้วยสารกึ่ง ตวั นำชนิดพแี ละเอ็นต่อกัน โดย จำนวน 3 ช้ัน ทำใหเ้ กิดรอยตอ่ ขึ้น จำนวน 2 รอยต่อ การสร้าง ทรานซิสเตอร์ จึงสร้างได้ 2 ชนิด คือชนิดที่มีสารชนิดเอ็น 2 ช้ัน หรอื เรียกว่า ชนิด NPN และชนิดท่ีมีสาร ชนิดพี 2 ช้ัน หรือ เรียกว่า ชนิด PNP โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN/PNP ดังรูป 2.1 สัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN/PNP ดงั รปู 2.2 รูป 2.1 โครงสร้างของทรานซิสเตอร์ NPN/PNP รปู 2.2 สญั ลกั ษณ์ของทรานซสิ เตอร์ NPN/PNP 2.1.2 การทำงานของทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ท้ังชนิด NPN และชนิด PNP เมื่อนำไปใช้งานไม่ วา่ จะใช้ในวงจรขยายสัญญาณ หรือ ทำงานเป็นสวิตช์ จะต้องทำการไบแอสให้ทรานซิสเตอร์ทำงานได้ โดยใช้ หลกั การไบแอส ดงั นี้ 1. ไบแอสตรงให้กบั รอยต่อระหวา่ งอมิ ติ เตอร์กบั เบส 2. ไบแอสกลับให้กบั รอยต่อระหวา่ งคอลเลกเตอรก์ บั เบส (ก) วงจรไบแอสทรานซสิ เตอร์ชนดิ NPN (ข) วงจรไบแอสทรานซิสเตอร์ชนดิ PNP รปู ที่ 2.3 การไบแอสทรานซิสเตอร์

เม่ือพิจารณาไบแอสทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ดังรูป 2.3(ก) จะเห็นว่าทำการไบแอสตรงให้กับ รอยต่อ อมิ ิตเตอร์-เบส โดยให้แรงดนั บวกกับเบส (เพราะเบสเป็น P) และให้แรงดันลบกับอิมิตเตอร์ (เพราะ อิมิตเตอร์ เป็น N) เช่นเดียวกันจะต้องให้ไบแอสกลับกับรอยต่อคอลเลกเตอร์-เบส โดยให้แรงดันบวกกับ คอลเลกเตอร์ (เพราะคอลเลกเตอร์เป็น N) และให้แรงดันลบกับเบส (เพราะเบสเป็น P) คือ การไบแอส ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ที่ถกู ต้องตามเงอ่ื นไข 2 ขอ้ ทกี่ ำหนดไว้ การไบแอสทรานซิสเตอร์ชนิด PNP ก็กระทำเช่นเดียวกันดังรูป 2.3(ข) จะขอยกตัวอย่างโครงสร้าง ภายในของทรานซิสเตอร์เพียงชนิดเดียว คือ ชนิด NPN เพื่อให้เห็นปฏิกิริยาการเคล่ือนท่ีของอิเล็กตรอน และ โฮล ระหว่างรอยต่อต่าง ๆ ของทรานซสิ เตอรเ์ มื่อได้รบั ไบแอส ดังรูป 2.4 (ก), (ข) (ก) (ข) รปู ที่ 2.4 แสดงการไหลของกระแสไฟฟา้ ภายในรอยต่อของทรานซสิ เตอรช์ นดิ NPN เมอื่ ไดร้ ับไบแอส พิจารณาการทำงานของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ในรูป 2.4 (ข) เมื่อให้ไบแอสตรงกับรอยต่อเบส และ อิมิตเตอร์ จะทำให้บริเวณปลอดพาหะท่ีรอยต่อ B-E แคบลง และท่ีรอยต่อระหว่างคอลเลกเตอร์กับ เบสได้ ไบแอสกลบั จะทำให้บริเวณปลอดพาหะทรี่ อยต่อ B-C มคี วามกวา้ งมากข้นึ จงึ เกิดกระแสจำนวน เล็กนอ้ ยไหล ขา้ มรอยต่อ B-E กระแสน้ีเรยี กว่ากระแสเบส(IB) เป็นผลให้มีอเิ ล็กตรอนจำนวนหนง่ี เคลอ่ื นท่ี อยใู่ นรอยตอ่ B-E ในขณะเดียวกับที่คอลเลกเตอร์บริเวณรอยต่อ B-C จะมปี ระจุพาหะบวกอยู่เป็นจำนวน มาก จะพยายามดึงดูด อิเลก็ ตรอนท่ีเบสข้ามรอยต่อ B-C ท าให้เกิดกระแสคอลเลกเตอร์(IC) ไหลเป็น จำนวนมากและไหลออกจากคอ ลเลกเตอรม์ ารวมกับกระแสเบส (IE) เปน็ ไปตามสมการ (2.1) IE = IC + IB ……. (2.1) เม่ือนำทิศทางการไหลของกระแสระหว่างรอยต่อต่าง ๆ ของทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด NPN และ PNP (กระแสนยิ มจะมีทิศทางตรงข้ามกับกระแสอิเลก็ ตรอนที่อธิบายในรูป 2.5 (ก) และ (ข) สามารถ เขียนได้ดังรูป 2.5

รปู ที่ 2.5 แสดงโมเดลของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN และ PNP และ ทศิ ทางของกระแส IE, IC, IB ทีเ่ กิดจากการไบแอสทถ่ี ูกต้อง 2.2 วงจรเบสร่วม วงจรเบสร่วม(Common Base) คือ วงจรทรานซิสเตอร์ท่ีต่อขาเบส (B) เป็นจุดอ้างอิงหรือจุดดิน โดย อินพุตของวงจรเข้าทางขั้ว B และ E เรียกว่า VBE เอาต์พุตของวงจรออกทางขั้ว C และ B เรียกว่า VCB ส าหรับทรานซสิ เตอร์ชนิด NPN ต่อวงจรเบสร่วม ดังรูป 2.6 (ก) และทรานซิสเตอร์ชนิด PNP ตอ่ วงจรเบสร่วม ไดด้ งั รปู 2.6 (ข) วงจรเบสร่วม หรอื ใชอ้ กั ษรยอ่ ว่า วงจร CB ดงั น้ันในการวิเคราะห์วงจร CB เม่อื กล่าวถงึ แรงดนั อนิ พตุ น้ันหมายถึง VEB (แรงดนั อมิ ิตเตอร์-เบส) และ แรงดันเอาต์พตุ หมายถึง VCB (แรงดนั คอลเลกเตอร์-เบส) (ก) PNP (ข) NPN รูปที่ 2.6 แสดงแรงดนั อนิ พตุ และเอาตพ์ ตุ ของวงจรเบสรว่ มสำหรับทรานซิสเตอรช์ นดิ NPN และชนิด PNP 2.3 วงจรอมิ ติ เตอร์รว่ ม วงจรอิมิตเตอร์ร่วม (Common Emitter Circuit หรือ CE) เป็นการต่อชุดอิมิตเตอร์ลงกับจุดดิน ดังรูป 2.7 (ก) สำหรับทรานซิสเตอร์ชนิด NPN และรูป 2.7 (ข) สำหรับทรานซิสเตอร์ชนิด PNP การไบแอส วงจร อิมิตเตอร์ร่วมก็เช่นเดียวกับวงจรเบสร่วม คือ ไบแอสอินพุตด้วยไบแอสตรงแบะไบแอสเอาต์พุตด้วย ไบแอส กลบั โดยแหล่งจา่ ยแรงดันอนิ พุตไบแอส คอื VBBและแหล่งจา่ ยแรงดนั เอาต์พุตไบแอส คือ VCC

(ก) ทรานซสิ เตอร์ชนิด NPN (ข) ทรานซิสเตอรช์ นิด PNP รูปที่ 2.7 แสดงวงจรไบแอสทรานซสิ เตอร์ในวงจรอิมิตเตอร์รว่ ม ดงั นน้ั ลักษณะการเกิดข้ัวแรงดันตกคร่อมที่ขา B C และ E รวมทง้ั ทิศทางการไหลของกระแสอินพุต (IB) และกระแสเอาต์พุต (IC) ดังรูป 2.8 (ก) สำหรับทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ต่อแบบอิมิตเตอร์ร่วม และรูป 2.8 (ข) สำหรบั ทรานซสิ เตอรช์ นดิ PNP ตอ่ แบบอมิ ิตเตอร์ร่วม (ก) NPN (ข) PNP รูปท่ี 2.8 แสดงขั้วแรงดันอินพุต เอาต์พุต และกระแสอินพุตและเอาตพ์ ตุ ในวงจรอิมิตเตอรร์ ว่ ม 2.3.1 คา่ ดีซี เบตา (β) และค่าดซี ีแอลฟา (α) ค่าเบตาหรือ β หมายถึง อัตราส่วนระหว่างกระแสคอลเลกเตอร์(IC) กับกระแสเบส (IB ) หรือ อัตราสว่ นระหว่างกระแสเอาตพ์ ตุ กบั อนิ พตุ เรียกว่าอัตราขยายทางกระแส(Current gain) ดังสมการ 2.2 β = B C I I ...... (2.2) ทรานซิสเตอร์โดยท่ัวไปจะมีค่า β อยู่ระหว่าง 20-200 หรือมากกว่า จากคู่มือของทรานซิสเตอร์ อาจ เรียกค่า β ว่า hfe ส่วนค่า α ซ่ึงหมายความถึงสัดสว่ นระหว่างกระแสคอลเลกเตอร์(IC) กับกระแส อิมิตเตอร์ (IE ) ในวงจรอมิ ิตเตอรร์ ว่ มปกตจิ ะมคี ่าไม่เกนิ 1 คอื มคี า่ ระหวา่ ง 0.95-0.99 ดังสมการ 2.3 α = E C I I ...... (2.3) ความสมั พนั ธ์ระหว่างค่า α และ β เมื่อก าหนดให้ IE = IC + IB (หารตลอดด้วย IC)

จากสมการ (2.3) เราสามารถหาค่า α ได้เมื่อรู้ค่า β ในทำนองเดียวกันสามารถหาค่า β ได้จากค่า α ตามสมการ (4.4) ตวั อยา่ ง 2.1 คำนวณหาค่า β และ α ของทรานซิสเตอร์เมอื่ กระแส IB = 100µA และ IC = 8 mA การวิเคราะห์วงจรไฟตรง วงจรไบแอสทรานซิสเตอร์เมื่อวิเคราะห์แบบไฟตรง ดังรูป 2.10 พารามิเตอร์ สำคญั ท่ตี ้องพจิ ารณาคอื กระแส IB , IE , IC และแรงดัน VBE, VCB และ VCE

รูปที่ 2.9 แสดงการไบแอสทรานซิสเตอร์ NPN การกำหนดกระแสและแรงดันในวงจร การกำหนดชอ่ื แหล่งจา่ ยไบแอส นิยมกำหนด VBB เป็นแหล่งจา่ ยไบแอสตรงระหว่างเบสและ อมิ ิตเตอร์ สำหรับ VCC นิยมกำหนดเป็นแหล่งจ่ายไบแอสกลับให้กับรอยต่อคอลเลกเตอร์กับอิมิตเตอร์ จาก รูป 2.9 จะ เห็นว่า เมอื่ เบสและอิมติ เตอร์ได้รับไบแอสตรงจะเกดิ แรงดันตกคร่อมรอยต่อดังน้ี VBE = 0.7 V …….(2.6) แรงดันตกคร่อม RB คือ VRB = VBB - VBE และ VRB = IB RB ดงั นั้น IB RB = VBB - VBE

ตัวอย่าง 2-2 จากวงจรในรูป 2.10 จงหาค่าของ IB , IC , IE , α ,VCE และ VCB ถ้าทรานซิสเตอร์ใน วงจรมี คา่ β= 100 รปู 2.10 VCE = VCC - ICRC = 10V - (43mA) (100Ω) = 10V - 43V = 5.7V VCB = VCE – VBE = 5.7V – 0.7V = 5V ตอบ IB= 430 µA, IC = mA, IE = 43.43 mA, α = 0.99,VCE = 5.7V,VCE = 5V

2.3.2 คุณลกั ษณะทางเอาตพ์ ุตของวงจรอมิ ิตเตอรร์ ่วม เส้นกราฟน้ีจะแสดงคุณลักษณะของกระแสและแรงดันท่ีคอลเลกเตอร์โดยท่ีมีกระแสเบส เป็นตัว ควบคุมตามความสัมพันธ์ของสมการ ซ่ึงเป็นสมการท่ีสภาวะ แอ็คตีฟ (Active region) คือ สภาวะ ขยาย สัญญาณ IC = β IB พิจารณาจากวงจรในรูป 2.11 (ก) ให้แหล่งจ่าย VBB เป็นแหล่งจ่ายปรับค่าได้ใบแอสตรงให้กับ รอยต่อ B และ E การปรับค่าของกระแส IB ถ้าปรับค่าของกระแส IB ให้มีค่าคงที่ค่าหนึ่งซ่ึง IB>0 และ ค่อย ๆ ปรับ ค่าแรงดัน VCC เพ่ิมมากขึ้นจาก 0 V จะปรากฏว่า IC ค่อย ๆ เพ่ิมข้ึนจนถึงจุด B ในรูป 2.11 (ข) ค่า กระแสไฟฟา้ คงท่แี ละเป็นไปตามสมการ IC = β · IB (ก) วงจรไบแอสทรานซิสเตอร์ชนิด PNP (ข) กราฟแสดง IC เม่ือ IB มคี ่าคงที่คา่ หน่ึง และ แรงดนั VCEเปลยี่ นแปลงไป (ค) กราฟแสดงคณุ ลักษณะทางเอาต์พตุ ของวงจรอิมติ เตอร์ร่วม รูปท่ี 2.11 แสดงการหากราฟคณุ ลกั ษณะทางเอาต์พุตของยวงจรอมิ ติ เตอร์ร่วม

เม่ือกระแสอินพุต (IB ) เป็นศูนย์ คือ ย่านคัตออฟ เพราะว่ากระแสเอาต์พุต (IC) จะเป็นศูนย์ด้วย แต่ ในทางปฏิบัติจะเกิดกระแสรั่วไหลที่รอยต่อคอลเลกเตอร์กับอิมิตเตอร์ (ICEO) จำนวนเล็กน้อย เม่ือเพ่ิม IB ข้ึน เป็น 10 µA IC จะเพ่ิมข้ึนประมาณ 0.8 mA และท่ีย่านอ่ิมตัว คือ ย่านที่แรงดัน VCE ใกล้เคียงกับ 0V ดัง รูป 2.11 (ค) จุดท างานของทรานซสิ เตอร์(Q-Point) คือจุดที่บอกวา่ ขณะท่ีทรานซิสเตอรก์ ำลังทำงาน อยู่นี้ค่าของ IB IC และ VCE มีค่าเท่าไร โดยการพิจารณาคา่ เหล่านจี้ ากกราฟ รปู ท่ี 2.11 (ค) เส้นที่ตัด ระหว่างแกนกระแส กบั แรงดัน เรียกว่าเส้นโหลด(Load Line) เปน็ เสน้ ท่ีแสดงทางเดินของจุดทำงานของ ทรานซิสเตอร์เมือ่ วงจรน้ี มคี ่าแรงดัน VCE สงู สดุ เทา่ กบั 20V และค่า IC สงู สุดคอื 5mA ตัวอยา่ ง 2-3 จากกราฟคณุ ลักษณะทางเอาต์พุตของวงจรอมิ ิตเตอร์รว่ มในรปู 2.11 (ค) จะใช้เป็นขอ้ มลู ใน การ หาคา่ ของ ก. ร้อยละการเปลย่ี นแปลงของคา่ β เมอื่ VCE เปลย่ี นจาก 2.5V-10V ขณะท่ี IB คงทีเ่ ท่ากับ 40µA ข. รอ้ ยละการเปลยี่ นแปลงของคา่ β เมอื่ IB เปลยี่ นจาก 10 µA เปน็ 50 µA ขณะที่ VCEคงที่ 7.5V วธิ ที า ก. จากกราฟ ที่ VCE = 2.5V, IB = 40µA จะไดค้ ่า ตอบ β มกี ารเปล่ยี นแปลง 30% ย่านคัตออฟ (Cut-off region) เมื่อให้กระแสเบส IB = 0 ทรานซิสเตอร์จะไม่ทำงาน (Open Circuit) หรือคัตออฟ นั่นคือ ไม่มีกระแสคอลเลกเตอร์ไหลจาก VCC ไปสู่อิมิตเตอร์ แต่เม่ือพิจารณาวงจรใน รูป 2.12

อย่างรอบคอบ จะเห็นว่าจะเกิดกระแสร่ัวไหลระหวา่ งรอยต่อคอลเลกเตอร์ไปสู่อมิ ิตเตอร์เรยี กว่า ICEO ซึ่งมีค่า นอ้ ยมาก (ปกตจิ ะมปี ริมาณเปน็ µA เทา่ นั้น) รูป 2.12 แสดงการร่ัวไหลท่ีคอลเลกเตอร์ (ICEO) ในสภาวะคัตออฟ ย่านอิ่มตัว (Saturation Region) หมายถึง สภาวะท่ีมีกระแสคอลเลกเตอร์ไหลผ่านอิมิตเตอร์ จน ทำให้แรงดันตกคร่อมรอยต่อระหว่าง C กับ E มีค่าคงที่ค่าหน่ึง ซ่ึงน้อยมาก เรียกว่าแรงดันอิ่มตัว VCE(sat)ใน กรณซี ลิ ิคอนทรานซิสเตอร์ ค่าแรงดนั จดุ อิ่มตัวระหวา่ งรอยต่อ C กบั E คอื VCE(sat)<=0.2V พิจารณา จากรูป (ก),(ข) และ (ค) เมื่อเพิ่มกระแสเบสทางอินพุต กระแสคอลเลกเตอร์จะเพิ่มขึ้น แต่แรงดัน VCE จะ ลดลง จะ กระทั่งกระแสเบส (IB )เพิ่มข้ึนจุดหน่ึง แรงดัน VCE จะมีค่าคงท่ี ท่ีจุดอิ่มตัว และค่ากระแส IC จะมี ค่าคงที่ที่ ค่าจำกัดตามค่าความต้านทานท่ีต่ออยู่กับคอลเลกเตอร์ เมื่อนำมาเขียนเส้นแสดงลักษณะสมบัติ ของคอลเลก เตอร์ จะไดด้ ังรูป 2.12(ง) บริเวณท่ีแรเงา คอื บรเิ วณจุดอ่ิมตัวของทรานซิสเตอร์ ซ่ึงมี ค่าประมาณ 0.2V (กรณี ซลิ คิ อนทรานซิสเตอร์) หรือต่ำกว่า (ก) กระแสเบส 38.2 µA ตำ่ มากทรานซสิ เตอร์ทำงานยา่ นคตั ออฟ VCE  VCC = 9.62V

(ข) กระแสเบสเพมิ่ ขนึ้ เทา่ กบั 426µA ทรานซสิ เตอรเ์ ริ่มทำงาน กระแสคอลเลกเตอรเ์ พิ่มขึ้นเทา่ กบั 42.6mA แรงดนั VCE ลดลง, VCE = 5.74V ทรานซิสเตอร์ทำงานยา่ นแอ็คตีฟ (ค) ทรานซสิ เตอร์ทำงานทจ่ี ดุ อม่ิ ตัว VCE จะคงทีท่ ่ี 0.2V เม่ือปรับ VBB= 6V จะทำให้ IB = 1.02 mA , IC=98mA (ง) กราฟคุณลกั ษณะทางกระแสไฟฟา้ ของวงจรอมิ ติ เตอรร์ ่วมท่ีสภาวะต่าง ๆ รปู ท่ี 2.12 แสดงการเปล่ยี นแปลงของกระแส IC, IB และแรงดัน VCE ของทรานซสิ เตอร์ ในสภาวะตา่ งๆ และเสน้ แสดงลักษณะสมบัตขิ องคอลเลกเตอร์

ตัวอย่าง 2-4 จากวงจรทรานซิสเตอร์ในรูป 2-13 จงคำนวณหาค่า IC(sat) และ IB เม่ือกำหนดให้ VCE(sat) เท่ากับ 0.2V รูป 2-13 ตอบ คา่ IC(sat) = 9.8mA และ IB = 0.23mA กำลังไฟฟ้าสูญเสีย(Power Dissipation) ทรานซิสเตอร์เป็นอปุ กรณ์ชนิดหน่ึงทม่ี ีขดี จำกัดใน การทำงาน เหมือนกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อ่ืน ๆ ซึ่งขดี จำกดั เหล่าน้ีจะอธิบายไวใ้ นคูม่ ือของบริษทั ผู้ผลิต โดยกำหนดเป็น ค่าใชง้ านท่วั ไป และคา่ พิกดั สูงสดุ ค่าพกิ ัดสงู สุดทส่ี ำคัญของทรานซสิ เตอร์ มีดังนี้ VCE : แรงดนั ระหว่างรอยตอ่ คอลเลกเตอรก์ บั อิมิตเตอร์ VCB : แรงดันระหวา่ งรอยตอ่ คอลเลกเตอร์กบั เบส VEB : แรงดันระหวา่ งรอยตอ่ อิมิตเตอร์กบั เบส IC : กระแสคอลเลกเตอร์ PD : กำลงั ไฟฟ้าสูญเสีย เช่น ค่าพกิ ัดกระแสคอลเลกเตอรส์ งู สดุ IC(max) หาไดจ้ ากสมการ

หรือถ้าทราบค่า IC(max) กอ็ าจหาค่า VCE ได้จากสมการ เส้นแสดงลักษณะสมบัติของ PD(max) สามารถเขียนจากเส้นแสดงลักษณะสมบัติของคอลเลกเตอร์ คือ เส้นกราฟ BC ในรูป 2-14 (ก) ที่จุด A IC(max)= 50 mA อ่านค่าของ VCE = 10V ดังน้ัน PD(max)= 50mA  10V = 0.5W และค่าของ PDC(max) น้ีจะเท่ากันทุกค่าของ IC(max)  VCE สามารถคำนวณหาค่า VCE และ IC ไดด้ งั ตารางในรูป 2-14 (ข) รปู 2-14 เส้นแสดงลกั ษณะสมบัติของกำลงั ไฟฟ้าสูงสุด PD(max)ของทรานซิสเตอร์ สรุป เมื่อพิจารณาจากกราฟรูป 2.14(ก) จะเห็นว่าค่าของ IC(max) จะถูกจำกัดระหว่างเส้น A และ B ส่วนค่า PD(max) จะถกู จำกัดระหว่างเสน้ B และ C และ VCE(max)จะถูกจำกัดอยรู่ ะหว่างเสน้ กราฟ C, D ตัวอย่างที่ 2-5 จากวงจรรูปท่ี 2.15 กำหนดให้ PD(max)=0.8W, VCE(max) = 15V, IC(max) = 100mA, จง หา คา่ VCC และ PD ของวงจรทรานซิสเตอร์น้ี รปู ที่ 2.15

= 100(195.5µA) = 19.55mA VRC = IC RC = (19.55mA)1kΩ = 19.55V VCC = VCE(max) + VRC = 15V + 19.55V = 34.55V PD = VCE(max) (IC) = 15V(19.55mA) = 0.293W ตอบ ค่า PD = 0.293W ไมเ่ กนิ คา่ PD(max) ของทรานซิสเตอร์ 2.3.3 คุณลักษณะทางอนิ พตุ ของวงจรอิมิตเตอร์รว่ ม เมื่อพิจารณาวงจรไบแอสทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ที่ต่อวงจรแบบอิมิตเตอร์ร่วม เป็นการหา ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสอินพุต(IB ) และแรงดันอินพุต(VBE) เมื่อแรงดันเอาต์พุต(VCE) คงที่ เม่ือปรับ แรงดันเอาต์พุต VCE= V และค่อย ๆ ปรับแหล่งจ่ายอินพุต (VEE) จะได้กราฟความสัมพันธ์ของ IB และ VBE ดังรูป ในทำนองเดียวกันเม่ือเปล่ียนค่า VCE เป็น 20V จะได้กราฟคุณลักษณะทางอินพุตท่ีใกล้เคียงกัน จาก กราฟคุณลักษณะทางอินพุตน้ี หากทราบค่า β ของทรานซิสเตอร์ จะสามารถหาค่ากระแสเอาต์พุตได้ เพราะว่าสามารถใชค้ ่า IB จากกราฟได้ รปู 2.16 กราฟแสดงคณุ ลักษณะทางอินพุตของทรานซิสเตอร์ NPN ต่อวงจรแบบอิมติ เตอรร์ ว่ ม แสดงค่า IB และ VBE เม่ือ VCE คงที่

2.4 วงจรคอลเลกเตอรร์ ่วม วงจรคอลเลกเตอร์ร่วม (Common Collector หรือ CC) เป็นวงจรไบแอสทรานซิสเตอร์อีกวิธีหน่ึง ที่ ต่อคอลเลกเตอร์ลงจุดดินของแหล่งจ่าย โดยมีเบสเป็นอินพุต และอิมิตเตอร์เป็นเอาต์พุต สำหรับวงจรของ ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ดังรูป 2.17(ก) และสำหรับทรานซิสเตอร์ชนิด PNP ดังรูป 2.17 (ข) สำหรับวงจร ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN จะเห็นว่ากระแสอินพุตของวงจร คือ IB กระแสเอาต์พุตของวงจร คือ IE แรงดัน อินพุตของวงจรคือ VCB และแรงดนั เอาตพ์ ตุ ของวงจร คอื VCE (ก) NPN (ข) PNP รปู ท่ี 2.17 วงจรไบแอสทรานซสิ เตอรแ์ บบคอลเลกเตอรร์ ว่ ม เมอ่ื พจิ ารณารูป 2.17 จะพบว่า สภาวะแรงดนั ของวงจรคือ VCE = VCB + VBE … (4-12) ถ้า VCE = VCC และ VCB = VBB จะไดว้ ่า VBB = VCC - VBE หรือ VBB = VCC - 0.7V … (4-13) 2-5 สรปุ คณุ ลักษณะการทำงานของทรานซิสเตอร์ ทรานซสิ เตอร์น้ันทำงานไดใ้ น 3 ยา่ น คอื 1. ย่านอ่ิมตัว (Saturation) 2. ยา่ นคัตออฟ (Cutoff) 3. ย่านแอ็คตฟี (Active or Linear region) คุณลักษณะที่สำคัญและควรจดจำของทรานซิสเตอร์ท่ีทำงานในสภาวะการทำงาน 3 น้ัน ประกอบ ไป ด้วย VBE ,VCE, IC, IB และ PD ดงั แสดงในตารางสรปุ ต่อไปนี้ และสมการค่ากำลงั ไฟฟา้ สูญเสยี ท่ที รานซสิ เตอร์ หาไดจ้ าก PD = VCE IC + VBE IB …… (2-14)

ตารางท่ี 2-1 BJT Characteristic comparison. 2-6 ทรานซิสเตอรส์ วิตช์(Transistors as a switch) ทรานซิสเตอร์ สามารถทำงานเป็นสวิตช์ได้ โดยใช้ข้วั C และ E เป็นเอาต์พุต ท่ีควบคุมการเปิด-ปิด ของ โหลด และขั้ว B คือ ข้ัวที่รับสัญญาณ หรือกระแสไฟฟ้าเข้ามาเพื่อควบคุมการปิด -เปิด สวิตช์ ของ ทรานซิสเตอร์ รปู ของทรานซิสเตอร์ เมือ่ เปรยี บเทียบกับสวิตช์ คอื รปู ที่ 2.18 รปู ท่ี 2.18 การเปรียบเทยี บทรานซสิ เตอรแ์ ละสวติ ช์ การทำงาน ทรานซิสเตอร์สวิตช์จะทำงานใน 2 สภาวะ คือ (1) สภาวะคัตออฟ และ (2) สภาวะอิ่มตัว อธิบาย การ ทำงานของวงจรทรานซสิ เตอร์สวิตช์ ไดด้ งั น้ี [1] เมอื่ VBE > 0.7V ทรานซสิ เตอร์ ทำงาน (turn on) หลอดไฟจะติดสวา่ ง [2] เมอื่ VBE < 0.7V ทรานซสิ เตอร์ ไมท่ ำงาน (turn off) หลอดไฟจะดับ รปู ท่ี 2.19 วงจรทรานซสิ เตอร์สวิตช์

ตารางที่ 2-2 แสดงคุณสมบตั ิของทรานซิสเตอร์สวิตช์ การทำงานของทรานซิสเตอร์สวิตช์ สามารถอธิบายได้ดังตารางท่ี 2-2 ซึ่งผู้เรียนจะต้องศึกษาและ เปรียบเทียบกบั ตวั อยา่ งตา่ ง ๆ จะได้เกดิ ความเขา้ ใจที่ชดั เจนยงิ่ ข้นึ ตวั อย่างท่ี 2-6 วงจรทรานซิสเตอรส์ วิตช์ ตอ่ กับหลอดไฟฟ้า 12W 10W ดังรูปที่ 2.20 ถ้าปรับค่าแรงดันอินพุต V1=6V จงคำนวณหาคา่ IB , IC, VLamp1. และ PD ทรานซสิ เตอร์ (เมือ่ ß = 100) รปู ท่ี 2.20 (3) สภาวะอม่ิ ตวั ค่า VCE(sat),  0.2V ดงั นัน้ VLamp1 = VCC-VCE = 12V - 0.2V = 11.8 V (4) PD = VCE IC + VBE IB = (0.2V x 833 mA) + (0.7V x 26.5 mA) = 166 mW + 18.5 mW = 184.5 mW

แบบทดสอบก่อนเรียนหน่วยท่ี 2 ทรานซิสเตอร์ คำส่ัง จงเลือกคำตอบที่ถูกท่สี ุดเพยี งข้อเดียว 1.ข้อใดกลา่ วไดถ้ ูกต้องเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์ ก.ขยายสญั ญาณไฟฟา้ ข.เป็นอุปกรณ์ใหก้ ระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นทางเดยี ว ค.เป็นอุปกรณท์ ล่ี ดปริมาณกระแสไฟฟ้าให้กับวงจรไฟฟ้า ง.เป็นอปุ กรณ์ท่ีสามารถปรบั คา่ ความต้านทานได้ตามต้องการ 2.ทรานซสิ เตอร์มสี องชนิดได้แก่ข้อใด ก.ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP และทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ข.ทรานซสิ เตอรแ์ บบ BJT และทรานซสิ เตอรแ์ บบ FET ค.ทรานซิสเตอรช์ นดิ P Channel และทรานซิสเตอรช์ นิด N Channel ง.ทรานซสิ เตอรช์ นิด P Channel และทรานซิสเตอร์ชนดิ NPN 3.ช่วงท่คี ่าของแรงดัน VCE อยใู่ นชว่ งของแรงดัน Vk ถึงชว่ งแรงดันพังทลาย ก.ย่านบรเิ วณอิม่ ตวั ข.บรเิ วณทท่ี รานซิสเตอร์ทำงานเต็มท่ี ค.บรเิ วณยา่ นแรงดันพังทลาย ง.ยา่ นบริเวณอ่มิ ตวั และบริเวณย่านแรงดันพังทลาย 4.ชว่ งท่ีคา่ ของแรงดัน VCE อยู่ในชว่ งของแรงดัน Vk ก.ยา่ นบริเวณอ่ิมตัว ข.บริเวณที่ทรานซิสเตอรท์ ำงานเต็มที่ ค.บรเิ วณยา่ นแรงดนั พังทลาย ง.ย่านบรเิ วณอิม่ ตวั และบรเิ วณย่านแรงดันพังทลาย 5. (เบลตา้ ) หรือ hFE คอื ข้อใด ก.อัตราการขยายของกระแสของทรานซิสเตอร์ ข.อัตราการขยายของแรงดันของทรานซิสเตอร์ ค.อตั ราการขยายของกำลงั ของทรานซิสเตอร์ ง.อตั ราการขยายของความตา้ นทานของทรานซิสเตอร์ 6.การวดั หาขาใช้งานของทรานซิสเตอร์ต้องหาขาใดก่อน ก.ขาอิมติ เตอร์ ข.ขาเบส ค.ขาคอลเลคเตอร์

ง.ขาใดก่อนก็ได้ 7.ถ้าทำการวัดทรานซิสเตอร์แล้วปรากฏวา่ เมอ่ื สลับสายวดั ได้คา่ ความตา้ นทานเท่ากนั หมายความว่าอย่างไร ก.ทรานซสิ เตอร์ปกติ ข.ทรานซสิ เตอร์ขาด ค.ทรานซสิ เตอรซ์ ๊อต ง.ไม่มขี ้อใดถูก 8.จากรปู คือทรานซิสเตอร์แบบ BJT ชนดิ ใด C B E ก.ทรานซสิ เตอรช์ นิด PNP ข.ทรานซสิ เตอรช์ นิด NPN ค.ทรานซสิ เตอร์ชนดิ P Channel ง.ทรานซสิ เตอร์ชนิด N Channel 9. ขอ้ ใดไมใ่ ช่ข้อดขี องทรานซิสเตอร์ ก. สูญเสียกำลังไฟฟ้าต่ำ ข. เกดิ ความต้านทานในขณะใชง้ าน ค. ใช้แรงดันไฟฟ้าในการทำงานต่ำ ง. อปุ กรณท์ ำงานด้วยแรงดันไฟฟ้า 10. กราฟคณุ สมบัตขิ องทรานซสิ เตอรเ์ ปน็ กราฟชว่ ยในการทำงานอะไร ก. หาตำแหนง่ การทำงาน ข. เลอื กสภาวะการทำงาน ค. หาจดุ ทำงาน ง. ถูกทุกข้อ

ใบงานท่ี 2 เรื่อง วงจรทรานซสิ เตอร์ จุดประสงคท์ ่ัวไป เพอ่ื ศกึ ษาคุณลักษณะการทำงานทางขาออกของทรานซสิ เตอร์ จุดประสงคเ์ ชิงพฤตกิ รรม 1. สามารถตอ่ วงจรการทดลองไดถ้ กู ต้อง 2. สามารถวัดและอา่ นค่าแรงดันคอลเล็กเตอร์ได้อย่างถกู ตอ้ ง 3. สามารถวดั และอ่านค่าแรงดันคอลเลก็ เตอรไ์ ด้อยา่ งถกู ต้อง 4. สามารถอธบิ ายความสมั พันธ์ของกระแสคอลเล็กเตอร์ และแรงดันคอลเลก็ เตอร์เบส เม่ือกระแสไฟฟ้าเบสคงทีไ่ ดถ้ ูกตอ้ ง 5. สามารถอธบิ ายความสัมพันธ์ของแรงดนั เบส-อิมิตเตอร์และแรงดนั คอลเลก็ เตอร์- อมิ ติ เตอรไ์ ด้อย่างถกู ต้อง เน้ือหา จากคุณ สมบัติทางขาเข้าของทรานซิสเตอร์ท่ีได้ศึกษาในหน่วย ท่ี 2 การทดลอ งที่ 2.1 ที่ผ่านมาเมื่อแรงดันท่ีตกคร่อมขาเบสและอิมิตเตอร์ มีค่าประมาณเท่ากัยแรงดันนำกระแสของไดโอดคือ ≈ 0.7Vจะทำใหม้ ีกระแสไฟฟ้าเบสไหลจากขาเบสไปยังขาอิมิตเตอร์ทำให้วงจรทางด้านขาออกครบวงจรและทำให้ โหลดทำงาน โดยค่ากระแสคอลเล็กเตอร์นี้จะมีค่ามากหรือน้อยขึ้นอยู่กัยค่ากระแสเบส ค่าอัตราการขยาย กระแสของทรานซิสเตอร์โดยค่าพารามิเตอร์ทั้ง 3 ค่าน้ีจะแปรผันตามสมการอย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณา วงจรทางด้านขาออกและเรากำหนดค่ากระแสไฟฟ้าเบสให้มีค่าคงที่ที่ค่าค่าหน่ึงจะพบว่าเมื่อแรงดันคอล เล็กเตอร์-อิมิตเตอร์มีการเปลี่ยนแปลงซึ่งอาจจะเนื่องมาจากค่าแรงดันท่ีแหล่งจ่า หรือค่าความต้านทาน โหลดท่ีขาคอลเล็กเตอร์เพิ่มขึ้นจะส่งผลต่อค่ากระแสคอลเล็กเตอร์น้อยมากเพราะค่ากระแสคอลเล็กเตอร์ จะเปล่ียนแปลงตามสมการทไ่ี ดก้ ลา่ วข้างต้นแลว้ เทา่ น้ัน เคร่ืองมอื และอุปกรณ์ 1 ตัว 1. ตวั ตา้ นทานขนาด 100 Ω /2w 1 ตวั 2. ตัวต้านทานปรบั ค่าได้ขนาด 1k Ω / 1w 1 ตวั 3. ตัวตา้ นทานปรบั ค่าได้ขนาด 10k Ω /1w 1 ตวั 4. ทรานซิสเตอร์ชนดิ NPN เบอร์ H1061 1 ชุด 5. ปล๊กั สะพานขนาด 19 มม. 1 ชุด 6. สายต่อตวั นำ 2 ตัว 7. มัลติมเิ ตอรแ์ บบแสดงผลเป็นตวั เลข 1 ชดุ 8. แผงสำหรับตอ่ วงจรขนาด 297 *300 1 ตวั 9. แผงจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงชนดิ ปรบั คา่ ได้

ลำดบั ข้นั การทดลอง 1. ต่อวงจรตามรปู ที่ 1 +15 V R2 R1 100Ω U1 1kΩ IC VR2 10kΩ IB VR1 1kΩ H1061 UCE 0V รูปที่ 1 2. ปรบั ค่าความต้านทานของตวั ตา้ นทานปรบั คา่ ได้ VR1 จนค่ากระแส IB มีคา่ = 100µA 3. ปรบั คา่ แรงดนั ไฟฟา้ U1 ใหไ้ ด้ค่า UCE ตามค่าในตารางบนั ทึกผลการทดลอง โดยต้องรกั ษากระแสเบส(IB) ให้ค่าคงท่ีท่ี 100 µA 4. วัดค่ากระแสคอลเล็กเตอร์ในแตล่ ะคา่ แรงดันคอลเลก็ เตอร์-อมิ ติ เตอร์ ในตาราง แลว้ บันทกึ คา่ กระแสไฟฟา้ ที่อ่านไดล้ งในตารางบันทึกผลการทดลอง ตารางบันทกึ ผลการทดลอง ตารางที่ 1 ตารางท่ี 2 ตารางท่ี 3 IB = 100 µA IB = 250 µA IB = 400 µA UCE U1 IC UCE U1 IC UCE U1 IC (V) (V) m(A) (V) (V) m(A) (V) (V) m(A) 0.1 0.25 0.5 0.5 0.5 1 11 2 22 3 44 3.5 66 4 87 5 5. ให้อธบิ ายความสมั พนั ธข์ องกระแสเบส (IB) มผี ลตอ่ ค่ากระแสคอลเลก็ เตอร์ (IC) ว่ามีผลในลกั ษณะอยา่ งไร ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………

6. แรงดนั คอลเลก็ เตอร์-อิมิตเตอร์ (UCE) และกระแสคอลเล็กเตอร์ (IC)มคี า่ ความสัมพันธ์กัน อย่างไร เมื่อคา่ กระแสเบส (IB) คงท่ี ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… 6. จงเขยี นกราฟแสดงคุณสมบัติของทรานซสิ เตอร์ IC (mA) UCE (V) สรุปผลและวิจารณ์ผลการทดลอง ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………………………………………

แบบทดสอบหลังเรยี นหน่วยท่ี 2 ทรานซิสเตอร์ คำส่ัง จงเลือกคำตอบท่ีถูกท่สี ุดเพยี งข้อเดียว 1.ข้อใดกลา่ วไดถ้ ูกต้องเกี่ยวกับทรานซิสเตอร์ ก.ขยายสญั ญาณไฟฟ้า ข.เปน็ อุปกรณ์ให้กระแสไฟฟ้าไหลผา่ นทางเดียว ค.เปน็ อปุ กรณ์ที่ลดปริมาณกระแสไฟฟ้าใหก้ บั วงจรไฟฟ้า ง.เป็นอปุ กรณ์ทสี่ ามารถปรับคา่ ความตา้ นทานไดต้ ามต้องการ 2.ทรานซสิ เตอร์มสี องชนิดได้แก่ข้อใด ก.ทรานซสิ เตอร์ชนดิ PNP และทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ข.ทรานซสิ เตอรแ์ บบ BJT และทรานซิสเตอร์แบบ FET ค.ทรานซิสเตอร์ชนิด P Channel และทรานซสิ เตอร์ชนิด N Channel ง.ทรานซิสเตอรช์ นิด P Channel และทรานซสิ เตอร์ชนดิ NPN 3.ช่วงท่คี ่าของแรงดนั VCE อยใู่ นชว่ งของแรงดนั Vk ถึงชว่ งแรงดันพังทลาย ก.ย่านบรเิ วณอ่มิ ตวั ข.บริเวณทท่ี รานซสิ เตอร์ทำงานเตม็ ที่ ค.บริเวณย่านแรงดนั พังทลาย ง.ย่านบรเิ วณอมิ่ ตัว และบรเิ วณยา่ นแรงดนั พังทลาย 4.ชว่ งท่ีคา่ ของแรงดัน VCE อยู่ในชว่ งของแรงดนั Vk ก.ย่านบริเวณอมิ่ ตัว ข.บรเิ วณทีท่ รานซสิ เตอรท์ ำงานเตม็ ท่ี ค.บรเิ วณย่านแรงดนั พังทลาย ง.ยา่ นบริเวณอิ่มตัว และบรเิ วณย่านแรงดนั พังทลาย 5. (เบลต้า) หรอื hFE คือข้อใด ก.อัตราการขยายของกระแสของทรานซสิ เตอร์ ข.อัตราการขยายของแรงดันของทรานซสิ เตอร์ ค.อัตราการขยายของกำลงั ของทรานซิสเตอร์ ง.อตั ราการขยายของความต้านทานของทรานซสิ เตอร์ 6.การวดั หาขาใชง้ านของทรานซิสเตอร์ต้องหาขาใดก่อน ก.ขาอิมติ เตอร์ ข.ขาเบส ค.ขาคอลเลคเตอร์

ง.ขาใดก่อนก็ได้ 7.ถ้าทำการวัดทรานซิสเตอร์แล้วปรากฏวา่ เมอ่ื สลับสายวดั ได้คา่ ความตา้ นทานเท่ากนั หมายความว่าอย่างไร ก.ทรานซิสเตอร์ปกติ ข.ทรานซสิ เตอร์ขาด ค.ทรานซิสเตอรซ์ ๊อต ง.ไม่มขี ้อใดถูก 8.จากรปู คือทรานซิสเตอร์แบบ BJT ชนดิ ใด C B E ก.ทรานซิสเตอรช์ นิด PNP ข.ทรานซสิ เตอรช์ นิด NPN ค.ทรานซิสเตอร์ชนดิ P Channel ง.ทรานซิสเตอร์ชนิด N Channel 9. ขอ้ ใดไมใ่ ช่ข้อดขี องทรานซิสเตอร์ ก. สูญเสยี กำลังไฟฟ้าต่ำ ข. เกิดความต้านทานในขณะใชง้ าน ค. ใชแ้ รงดันไฟฟ้าในการทำงานต่ำ ง. อปุ กรณท์ ำงานด้วยแรงดันไฟฟ้า 10. กราฟคณุ สมบัตขิ องทรานซสิ เตอรเ์ ปน็ กราฟชว่ ยในการทำงานอะไร ก. หาตำแหนง่ การทำงาน ข. เลอื กสภาวะการทำงาน ค. หาจดุ ทำงาน ง. ถูกทกุ ข้อ

ใบงานที่ 2 เร่ือง วงจรทรานซิสเตอร์ จุดประสงค์ทัว่ ไป เพือ่ ศึกษาคณุ ลกั ษณะการทางานทางขาออกของทรานซิสเตอร์ จดุ ประสงค์เชิงพฤติกรรม 1. สามารถตอ่ วงจรการทดลองไดถ้ กู ตอ้ ง 2. สามารถวดั และอา่ นค่าแรงดนั คอลเลก็ เตอร์ไดอ้ ยา่ งถกู ตอ้ ง 3. สามารถวดั และอา่ นค่าแรงดนั คอลเลก็ เตอร์ไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง 4. สามารถอธิบายความสมั พนั ธข์ องกระแสคอลเลก็ เตอร์ และแรงดนั คอลเลก็ เตอร์เบส เม่ือกระแสไฟฟ้าเบสคงท่ีไดถ้ ูกตอ้ ง 5. สามารถอธิบายความสมั พนั ธข์ องแรงดนั เบส-อิมิตเตอร์และแรงดนั คอลเลก็ เตอร์- อิมิตเตอร์ไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง เนื้อหา จากคุณสมบัติทางขาเขา้ ของทรานซิสเตอร์ท่ีได้ศึกษาในหน่วยที่ 2 การทดลองท่ี 2.1 ที่ผ่านมา เม่ือแรงดนั ท่ีตกคร่อมขาเบสและอิมิตเตอร์ มีค่าประมาณเท่ากยั แรงดนั นากระแสของไดโอดคือ ≈ 0.7V จะทาใหม้ ีกระแสไฟฟ้าเบสไหลจากขาเบสไปยงั ขาอิมิตเตอร์ทาใหว้ งจรทางดา้ นขาออกครบวงจรและทาให้ โหลดทางาน โดยค่ากระแสคอลเลก็ เตอร์น้ีจะมีคา่ มากหรือนอ้ ยข้ึนอยกู่ ยั ค่ากระแสเบส ค่าอตั ราการขยาย กระแสของทรานซิสเตอร์โดยค่าพารามิเตอร์ท้งั 3 คา่ น้ีจะแปรผนั ตามสมการอยา่ งไรกต็ ามเม่ือพิจารณา วงจรทางดา้ นขาออกและเรากาหนดคา่ กระแสไฟฟ้าเบสใหม้ ีค่าคงที่ท่ีค่าคา่ หน่ึงจะพบวา่ เมื่อแรงดนั คอล เลก็ เตอร์-อิมิตเตอร์มีการเปล่ียนแปลงซ่ึงอาจจะเน่ืองมาจากค่าแรงดนั ที่แหลง่ จ่า หรือค่าความตา้ นทาน โหลดที่ขาคอลเลก็ เตอร์เพ่ิมข้ึนจะส่งผลต่อคา่ กระแสคอลเลก็ เตอร์นอ้ ยมากเพราะคา่ กระแสคอลเลก็ เตอร์ จะเปล่ียนแปลงตามสมการที่ไดก้ ลา่ วขา้ งตน้ แลว้ เท่าน้นั เคร่ืองมือและอุปกรณ์ 1 ตวั 1. ตวั ตา้ นทานขนาด 100 Ω /2w/ 1 ตวั 2. ตวั ตา้ นทานปรับคา่ ไดข้ นาด 1k Ω / 1w/ 1 ตวั 3. ตวั ตา้ นทานปรับคา่ ไดข้ นาด 10k Ω / 1w/ 1 ตวั 4. ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN เบอร์ H1061/ 1 ชุด 5. ปลกั๊ สะพานขนาด 19 มม./ 1 ชุด 6. สายตอ่ ตวั นา/ 2 ตวั 7. มลั ติมิเตอร์แบบแสดงผลเป็นตวั เลข/

8. แผงสาหรับต่อวงจรขนาด 297 *300/ 1 ชุด 9. แผงจ่ายไฟฟ้ากระแสตรงชนิดปรับค่าได/้ 1 ตวั ลาดบั ข้ันการทดลอง 1. ตอ่ วงจรตามรูปที่ 1 +15 V R2 R1 100Ω U1 1kΩ IC VR2 10kΩ IB VR1 1kΩ H1061 UCE 0V รูปที่ 1 2. ปรับค่าความตา้ นทานของตวั ตา้ นทานปรับค่าได้ VR1 จนค่ากระแส IB มีค่า = 100µA 3. ปรับคา่ แรงดนั ไฟฟ้า U1 ใหไ้ ดค้ ่า UCE ตามคา่ ในตารางบนั ทึกผลการทดลอง โดยตอ้ งรักษากระแสเบส(IB) ใหค้ า่ คงท่ีที่ 100 µA 4. วดั คา่ กระแสคอลเลก็ เตอร์ในแต่ละคา่ แรงดนั คอลเลก็ เตอร์-อิมิตเตอร์ ในตาราง แลว้ บนั ทึกคา่ กระแสไฟฟ้าท่ีอา่ นไดล้ งในตารางบนั ทึกผลการทดลอง ตารางบนั ทกึ ผลการทดลอง ตารางท่ี 1 ตารางท่ี 2 ตารางที่ 3 IB = 100 µA IB = 250 µA IB = 400 µA UCE U1 IC UCE U1 IC UCE U1 IC (V) (V) m(A) (V) (V) m(A) (V) (V) m(A) 0.1 0.25 0.5 0.5 0.5 1 11 2 22 3 44 3.5 66 4 87 5

5. ใหอ้ ธิบายความสมั พนั ธข์ องกระแสเบส (IB) มีผลตอ่ ค่ากระแสคอลเลก็ เตอร์ (IC) วา่ มีผลในลกั ษณะอยา่ งไร ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 6. แรงดนั คอลเลก็ เตอร์-อิมิตเตอร์ (UCE) และกระแสคอลเลก็ เตอร์ (IC)มีค่าความสัมพนั ธ์กนั อยา่ งไร เม่ือค่ากระแสเบส (IB) คงท่ี ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… 7. จงเขียนกราฟแสดงคุณสมบตั ิของทรานซิสเตอร์ IC (mA) UCE (V) สรุปผลและวิจารณ์ผลการทดลอง ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………………

แผนการจดั การเรียนรู้ หนว่ ยท่ี 1 รหสั วชิ า 30104 – 9005 วิชา อิเล็กทรอนิกส์อตุ สาหกรรม สอนครง้ั ที่ 2 ชื่อหน่วย วงจรทรานซิสเตอรก์ ำลงั 3 หน่วยกิต เร่อื ง วงจรทรานซิสเตอร์กำลงั จำนวนคาบรวม 5 ชั่วโมง แผนกวชิ าช่าง ใบประเมินผล หน่วยท.่ี .....1..... ไฟฟา้ กำลัง วชิ าอเิ ล็กทรอนกิ ส์อตุ สาหกรรม จำนวนคาบ...5... ช่ัวโมง ชอื่ หน่วยอุปกรณ์สารกึง่ ตวั นำกำลัง ใบงานท.ี่ ......2.......... เรอื่ งวงจรทรานซิสเตอร์กำลัง จำนวนคาบ...5.... ชั่วโมง รหสั ประจำตัว.............................ช่ือ-สกลุ .........................................................ระดบั ..................... ลำดับท่ี รายการให้คะแนน ระดับคะแนน หมายเหตุ 32 10 1) เกณฑ์ประเมิน คณุ ธรรม จริยธรรม 1 ความตรงต่อเวลา 2 การแต่งกาย 3 ความต้ังใจในการปฏบิ ตั ิงาน 4 การทำงานรว่ มกบั ผูอ้ น่ื 1 2) เกณฑ์ประเมนิ วชิ าการ การเตรยี มเก็บรักษาเคร่ืองมือ 2 ทักษะในการปฎิบตั ิงาน 3 ปฏิบัติงานถกู ต้องตามข้ันตอน 4 สง่ งานตามกำหนดเวลา 5 ความถกู ตอ้ งของใบงาน 6 การตอบคำถาม/สรปุ ผลการทดลอง รวมคะแนน....................................................คะแนน ข้อเสนอแนะ .............................................................................................................................................. .................................... ................................................................................................................................................................................. ....................................................................................................................................................................... ......... ลงชื่อ..............................................................ผปู้ ระเมิน (นายคณิต พมิ พ์คำไหล) ………../……………/…………..

แผนการจดั การเรียนรู้ หนว่ ยที่ 1 รหสั วชิ า 30104 – 9005 วิชาอเิ ล็กทรอนิกส์อตุ สาหกรรม สอนคร้ังที่ 2 ชอื่ หน่วย อปุ กรณส์ ารก่ึงตัวนำกำลงั เร่ือง วงจรทรานซิสเตอร์กำลัง จำนวนคาบรวม 5 ชั่วโมง แบบประเมินผลการเรยี นรู้ หนว่ ยท่ี 1 1. เพาเวอร์ทรานซิสเตอร์ถูกแบ่งแยกได้อย่างไร …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 2. เพาเวอร์ทรานซสิ เตอร์มีอยู่ 2 ชนดิ คอื อะไรบา้ ง …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 3. ชิ้นสว่ นท้ัง 3 ของเพาเวอรท์ รานซิสเตอร์ เรียกว่าอะไรบา้ ง …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 4. เขยี นสญั ลกั ษณแ์ ทนเพาเวอร์ทรานซิสเตอรช์ นิดเอ็นพีเอ็น และพเี อน็ พี …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 5. หนา้ ที่หลกั ของทรานซสิ เตอร์คืออะไร …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………

แผนการจัดการเรียนรู้ หน่วยที่ 1 รหสั วชิ า 30104 – 9005 วิชา อเิ ล็กทรอนกิ สอ์ ุตสาหกรรม สอนครั้งที่ 2 ชอ่ื หน่วย อุปกรณส์ ารกง่ึ ตัวนำกำลงั เรอ่ื ง วงจรทรานซสิ เตอร์กำลงั จำนวนคาบรวม 5 ช่ัวโมง แบบประเมนิ ผลการเรียนรู้ หนว่ ยที่ 1 6. ความแตกตา่ งระหว่างการไบแอสเพาเวอร์ทรานซิสเตอรแ์ บบพเี อน็ พกี ับเอ็นพีเอน็ คืออะไร …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… 7. เม่อื ตรวจเช็คเพาเวอร์ทรานซิสเตอรด์ ว้ ยโอหม์ มิเตอร์ คา่ ความต้านทานที่ไดจ้ ะเป็นอย่างไร เมื่อ ทรานซสิ เตอรเ์ ปน็ ทั้งชนิดพเี อ็นพี และเอ็นพีเอ็น …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………

แบบสงั เกตพฤติกรรมการปฏบิ ัติงานรายบคุ คล พฤตกิ รรม การแสดง การตอบ การยอม ทำงาน ที่ ความสนใจ ความ รับฟังคน ตามท่ไี ด้รบั หมาย คดิ เห็น คำถาม อน่ื มอบหมาย เหตุ ช่ือ-สกลุ 43 214321432143214321 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 เกณฑ์การวดั ผล ใหค้ ะแนนระดับคุณภาพของแต่ละพฤติกรรมดังน้ี ดมี าก = 4 สนใจฟงั ไมห่ ลบั ไม่พูดคยุ ในชั้น มีคำถามท่ีดี ตอบคำถามถูกต้อง ทำงานส่งครบตรงเวลา ดี = 3 การแสดงออกอยู่ในเกณฑ์ประมาณ 70% ปานกลาง = 2 การแสดงออกอยใู่ นเกณฑป์ ระมาณ 50% ปรบั ปรุง = 1 เขา้ ชั้นเรียน แตก่ ารแสดงออกนอ้ ยมาก สง่ งานไม่ครบ ไม่ตรงเวลา ลงชอ่ื …………………………………….ผสู้ งั เกต (นายคณติ พิมพค์ ำไหล) …………/…………/………..

แบบสงั เกตพฤติกรรมการเข้าร่วมกจิ กรรมกลมุ่ ช้ัน/กลุ่มท.่ี ......................................................... แผนกวชิ าช่างไฟฟ้ากำลัง พฤติกรรม ลำดั ช่ือ-สกลุ ความ การแสดง การรบั ฟงั ความตัง้ ใจ การมีสว่ น รวม บ สมาชกิ กลมุ่ ร่วมมอื ความ ความ ในการ รว่ มในการ ที่ คิดเหน็ คดิ เหน็ ทำงาน อภิปราย 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 4 3 2 1 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 เกณฑ์การให้คะแนน ประสิทธิภาพอย่ใู นเกณฑ์ 90-100% หรือปฏบิ ตั บิ ่อยครงั้ ประสทิ ธภิ าพอย่ใู นเกณฑ์ 70-89% หรอื ปฏิบัตบิ างครั้ง ดมี าก = 4 ประสทิ ธภิ าพอยูใ่ นเกณฑ์ 50-69% หรอื ปฏิบัติคร้งั เดียว ดี = 3 ประสิทธภิ าพตำ่ กวา่ เกณฑ์ 50% หรือไม่ปฏบิ ัติเลย ปานกลาง = 2 ปรับปรงุ = 1 ลงชือ่ …………………………………ผสู้ ังเกต (นายคณติ พิมพ์คำไหล) ………./……………/………