ตัวอย่าง ชุดการเรียนรู้ทางไกล ครั้งที่ 1/17 เรื่อง ความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับสารกึ่งตัวนำ และหัวต่อพีเอ็น – จังก์ชั่น

ชุดการเรียนรทู างไกล ครง้ั ท่ี 1/17 เรือ่ ง ความรูพน้ื ฐานเกี่ยวกับสารก่งึ ตัวนํา และหวั ตอพเี อ็น – จงั กช ่นั วชิ า การวิเคราะหว งจรอเิ ล็กทรอนิกส รหสั วิชา 3105-1003 สาขาวิชา อเิ ล็กทรอนิกส ประเภทวิชา อุตสาหกรรม หลักสูตรระดบั ประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสงู (ปวส.) ตามหลกั สูตร สํานักงานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา พทุ ธศักราช 2555 เพอ่ื การจัดทาํ เนอ้ื หาและพฒั นาสอ่ื การสอนอาชีพและวชิ าชีพ สําหรบั ใสใ นระบบ eDLTV เพ่อื พฒั นาอาชีพ ตามพระราชดาํ ริ สมเดจ็ พระเทพรตั นราชสดุ าฯ สยามบรมราชกมุ ารี ศูนยเ ทคโนโลยีสารสนเทศและกาํ ลงั คนอาชีวศึกษา สํานกั งานคณะกรรมการการอาชวี ศกึ ษา กระทรวงศกึ ษาธิการ

สารบัญ 1 3 1. รายละเอียดหลักสตู รรายวชิ า 5 2. ใบวเิ คราะหหวั ขอเรอ่ื ง 7 3. แผนภูมิปะการัง 13 4. โครงการจัดการเรยี นรู 19 5. แผนการจัดการเรียนรู 33 6. เนือ้ หา (ใบความรู) 46 7. สื่อประกอบการสอน 50 8. แบบทดสอบกอนเรยี น 54 9. แบบทดสอบหลงั เรียน 56 10. เฉลยแบบทดสอบกอนเรยี น 58 11. เฉลยแบบทดสอบหลังเรียน 60 12. แบบประเมินพฤตกิ รรมรายบุคคล 13. แบบบนั ทกึ หลงั การเรยี นรู ______________________________________

1 1. รายละเอยี ดหลักสตู รรายวชิ า

2 ช่ือวิชา การวเิ คราะหวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส คําอธิบายรายวิชา รหัสวชิ า 3105-1003 สาขาวิชา อิเล็กทรอนิกส แผน ท่ี 1 คาํ อธิบายรายวชิ า ( เดิม ) 1. รหัสและชื่อวชิ า 3105-1003 การวิเคราะหวงจรอเิ ล็กทรอนิกส 2. ระดบั รายวชิ า ระดับช้นั ปวส. ปที่ 1 3. เวลาศึกษา 54 ชว่ั โมงตลอด 18 สปั ดาห ทฤษฎี 1 ชัว่ โมง ปฏบิ ตั ิ 2 ชว่ั โมงตอ สัปดาห 4. จํานวนหนว ยกติ 2 หนว ยกิต 5. จดุ ประสงคร ายวิชา 1. เพ่ือใหมีความเขา ใจคณุ สมบัติของอปุ กรณอ ิเล็กทรอนกิ สในวงจรยานความถีต่ ่ํา 2. เพ่ือใหสามารถวิเคราะหก ารทํางานของอปุ กรณอิเลก็ ทรอนิกสในยา นความถีต่ ่าํ 3. เพือ่ ใหประยุกตใ ชงานของอุปกรณอ ิเล็กทรอนกิ สในยา นความถี่ตาํ่ 4. เพอ่ื ใหม ีกิจนสิ ัยในการทาํ งานดว ยความประณีต รอบคอบและปลอดภัย ตะหนักถึง คุณภาพของงานและจริยธรรมในงานอาชพี 6. คําอธิบายรายวชิ า ศึกษาและปฏิบัติ คุณสมบัติทางไฟฟา พารามิเตอรและการใชง านของไดโอด ทรานซิสเตอร และเฟตการแปลความหมายจาก DATA SHEET การใหไบแอส การวเิ คราะห และออกแบบ วงจร แหลงจา ยกําลังวงจรขยายในยานความถี่ต่าํ สําหรบั สญั ญาณขนาดเล็ก วงจรขยายสัญญาณหลายภาค วงจรขยายเนกาทิปฟด แบค และวงจรขยายกําลังจุดประสงคร ายวิชา

3 2. ใบวเิ คราะหห วั ขอ เรอ่ื ง \\

4 ชอื่ วิชา การวเิ คราะหวงจรอิเลก็ ทรอนิกส ใบวเิ คราะหหัวขอ เร่อื ง รหสั วิชา 3105-1003 สาขาวชิ า อิเลก็ ทรอนิกส แผนท่ี 1 แหลงขอมลู หัวขอ เรอื่ ง ( Topic ) ABCDE 1. ความรพู ื้นฐานเก่ียวกบั สารกง่ึ ตัวนํา และหวั ตอพีเอน็ - จังกช ่ัน(Basic / / / / Semiconductor and PN - Junction theory) / //// 2. การนาํ ไดโอดไปใชงาน(Diode Applications) / //// 3. วงจรเรยี งกระแส / //// 4. วงจรฟลเตอร (Filter Circuit) / //// 5. การใหไบแอสทรานซสิ เตอร (Transistor Bias) / //// 6. วงจรรกั ษาระดับแรงดัน(Voltage Regulator) / //// 7. การวเิ คราะหการทํางานของทรานซิสเตอรเม่ือปอนสญั ญาณขนาด / / / / / เล็ก (Transistor Small Signal Analysis) 8เฟต (Field Effect Transistor) / //// 9. การใหไบแอส J- FET (J - FET Biasing Circuit) / //// 10. การวเิ คราะหว งจรขยายโดยใชเฟตขยายสญั ญาณขนาดเลก็ (FET / / / / / Small - Signal Analysis) 11. การออกแบบวงจรขยายสัญญาณขนาดเล็ก (Design For The / / / / / Small-Signal Amplifiers ) หมายเหตุ A : คาํ อธิบายรายวชิ า B : ประสบการณของผูสอน C : ผูเ ชี่ยวชาญ D : ผชู าํ นาญงาน E : เอกสาร / ตาํ รา

5 3. แผนภูมิปะการัง

1.h-parameterEquivalentCircuit (BasicSemiconductorandPN-Junctiontheory) (ตอนท่ี1) 2.การใชh–parameterวเิคราะหการทำงานของวงจรคอมมอนอมิิตเตอร 1.โครงสรางอะตอม 1.วงจรตดัรปูคลื่น 3.การใชh-parameter 2.แถบพลังงาน วิเคราะหการทำงานของวงจรคอมมอนอมิติเตอรที่ไมตอคาปาซเิตอรบายพาส 1.1วงจรตดัรูปคล่ืนแบบอนุกรม 4.การใชh-parameterวเิคราะหการทำงานของวงจรคอมมอนคอลเล็กเตอร 3.การโดปสารก่งึตัวนำ 1.2วงจรตดัรูปคลืน่แบบขนาน 5.การใชh-parameterวเิคราะหการทำงานของวงจรคอมมอนเบส 4.สารกึ่งตัวนำชนิดพี 2.วงจรเปล่ยีนระดบั 6.การใชh-parameterวิเคราะหการทำงานของวงจรคอมมอน 5.สารกึ่งตัวนำชนดิเอน็และสารกง่ึตัวนำชนดิพี 3.การใชงานซีเนอรไดโอดเบอ้ืงตน เบสทไ่ีมตอคาปาซเิตอรบายพาส 6.หวัตอพี-เอน็ 4.วงจรทวแีรงดัน 1.วงจรเรียงกระแสแบบครึง่คล่นื การวเิคราะหการทำงานของทรานซสิเตอรเม่ือ 7.การใหไบแอสหวัตอพี-เอน็ 2.วงจรเรยีงกระแสแบบเต็มคลนื่ชนดิใชหมอแปลงแบบ ปอนสญัญาณขนาดเล็ก 8.กราฟคุณสมบตัิของไดโอด มเีซนเตอรแทป (TransistorSmallSignalAnalysis) 3.วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่นแบบบริดจ 4.การรกัษาระดับแรงดนัในวงจรกรองกระแสและแรงดนักระเพ่อืม เฟต(FieldEffectTransistor) ความรูพืน้ฐานเกี่ยวกบัสารกึง่ตัวนำและหวัตอพีเอน็-จงักช่ัน -โครงสรางและการทำงานของเฟตแตละชนิด การนำไดโอดไปใชงาน(DiodeApplications) 1.J-FET วงจรเรียงกระแส 2.N-ChannelJ-FET 3.P-ChannelJ-FET 4.MOSFET(MetalOxideSemiconductorFET) วชิาการวิเคราะหวงจรอิเล็กทรอนิกส(3105-1003) (ตอนท่ี2) (ElectronicCircuitAnalysis) วงจรเรยีงกระแส ชนดิของวงจรเรียงกระแส 1.วงจรเรียงกระแสแบบคร่งึคล่ืน การออกแบบวงจรขยายสญัญาณขนาดเลก็ การใหไบแอสJ-FET(J-FETBiasingCircuit) วงจรรกัษาระดับแรงดนั วงจรฟลเตอร(FilterCircuit) 2.วงจรเรยีงกระแสแบบเตม็คลื่นชนดิใชหมอแปลงแบบ (DesignForTheSmall-SignalAmplifiers) 1.การใหไบแอสเฟตทีข่้ัวเกต (VoltageRegulator) มีเซนเตอรแทป 3.วงจรเรยีงกระแสแบบเตม็คลนื่แบบบริดจ 2.การใหไบแอสเฟตแบบSelf-Bias 4.การรกัษาระดับแรงดนัในวงจรกรองกระแสและแรงดันกระเพื่อม 3.การใหไบแอสJ-FETแบบVoltage-Divider 1.วงจรรักษาระดบัแรงดนัแบบอนกุรม 1.วงจรคาปาซิเตอรฟลเตอร 1.วงจรคอมมอนเบส 2. วงจรรักษาระดบัแรงดันแบบขนาน 2.วงจรอาร-ซีฟลเตอร 2.วงจรคอมมอนอมีติเตอร 1.การออกแบบวงจรขยายแบบคอมมอนอิมติเตอร 3.วงจรรกัษาระดบัแรงดนัโดยใช 3.วงจรวงจรฟลเตอรชนิด 3.วงจรคอมมอนอมีติเตอรทม่ีคีวามตานทานRE 2.การออกแบบวงจรขยายแบบคอมมอนซอรส ICREGULATORS 4.วงจรฟลเตอรชนิดL 4.วงจรคอมมอนอมีิตเตอรทไี่มขึ้นอยกูบัคาเบตา 3.การออกแบบวงจรขยายแบบคอมมอนอิมิตเตอรชนิดหลายภาคโดยใชคาปาซิเตอรคัพปลิ้งค 5.วงจรคอมมอนคอลเลกเตอร 4.การออกแบบวงจรขยายหลายภาคแบบไดเร็กคัพปล้งิค 6.การวิเคราะหการทำงานของทรานซิสเตอรโดยใชเสนโหลดไลน 5.การออกแบบวงจรขยายแบบEmitterFollowerOutput การวิเคราะหวงจรขยายโดยใชเฟตขยาย การใหไบแอสทรานซิสเตอร 7.การออกแบบวงจรขยายดวยทรานซิสเตอร 6.การออกแบบวงจรขยายทีใ่ชวงจรปอนกลับแบบดีซี สญัญาณขนาดเลก็(FETSmall-SignalAnalysis) (TransistorBias) 8.การออกแบบวงจรการใหไบแอสแบบปอนกลับดวยความตานทาน อีมติเตอรการออกแบบวงจรCurrentGainStabilized 7.การออกแบบวงจรปอนกลับแบบดี-ซีที่ใชในวงจรคอมมอนอมิิตเตอร 8.การออกแบบวงจรขยายท่ีใชเฟตและทรานซิสเตอรรวมกัน(BIFETCIRCUITS) 1.การใหไบแอสJ-FETแบบไบแอสคงท่ี(J-FET-FIXEDBias) 2.การใหไบแอสJ-FETแบบSelf-Bias(J-FETSelf-Bias) 3.การใหไบแอสแบบแบงแรงดัน(J-FETVoltageDividerBias) 4.การใหไบแอสแบบคอมมอนเดรน(J-FETSourceFollower) 5.การใหไบแอสแบบคอมมอนเกต(J-FETCommonGate) 6

7 ǰǰ ǰโครงการจัดการเรียนรู

8 โครงการสอนสอนทางไกล วชิ า วงจรอเล็กทรอนกิ ส รหสั วชิ า 3105-1003 หลักสตู รระดบั ประกาศนียบตั รวิชาชีพช้นั สงู (ปวส.) ตามหลักสตู รสาํ นกั งานคณะกรรมการการอาชีวศกึ ษา พุทธศักราช 2546 หนวยการ สอนคร้งั ที่ รายการสอน หมายเหตุ เรยี นท่ี 1 ความรพู นื้ ฐานเก่ียวกบั สารก่ึงตัวนาํ และหัวตอ พเี อ็น - จงั ก ชัน่ (Basic Semiconductor and PN - Junction theory) 1 1. โครงสรา งอะตอม 2. แถบพลังงาน 3. การโดปสารกงึ่ ตัวนํา 4. สารกง่ึ ตัวนาํ ชนดิ พี 5. สารก่ึงตวั นําชนิด เอน็ และสารกึง่ ตัวนาํ ชนดิ พี 6. หัวตอ พี - เอน็ 7. การใหไบแอสหวั ตอ พี - เอน็ 8. กราฟคุณสมบัติของไดโอด 2 2 การนําไดโอดไปใชง าน(Diode Applications) 1. วงจรตัดรปู คล่ืน 1.1 วงจรตดั รปู คลืน่ แบบอนุกรม 1.2 วงจรตัดรูปคลน่ื แบบขนาน 2. วงจรเปล่ยี นระดบั 3. การใชงานซีเนอรไดโอดเบอ้ื งตน 4. วงจรทวแี รงดนั 3 3 วงจรเรียงกระแส 1. วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคล่ืน 2. วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลืน่ ชนดิ ใชหมอแปลงแบบ มเี ซนเตอรแ ทป 3. วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลืน่ แบบบริดจ 4. การรักษาระดบั แรงดนั ในวงจรกรองกระแสและแรงดัน กระเพื่อม

9 หนว ยการ สอนครงั้ ที่ รายการสอน หมายเหตุ เรียนท่ี 4 5 วงจรฟลเตอร (Filter Circuit) 4 6 1. วงจรคาปาซิเตอรฟลเตอร 5 7 2. วงจร อาร-ซี ฟล เตอร 3. วงจรวงจรฟล เตอรช นิด π 8 4. วงจรฟลเตอรชนดิ L การใหไ บแอสทรานซสิ เตอร (Transistor Bias) 1. วงจรคอมมอนเบส 2. วงจรคอมมอนอมี ิตเตอร 3. วงจรคอมมอนอีมติ เตอรท ่ีมคี วามตานทาน RE 4. วงจรคอมมอนอีมิตเตอรที่ไมขึ้นอยูกับคา เบตา 5. วงจรคอมมอนคอลเลกเตอร 6. การวิเคราะหการทํางานของทรานซิสเตอรโดยใชเสน โหลดไลน 7. การออกแบบวงจรขยายดวยทรานซสิ เตอร 8. การออกแบบวงจรการใหไบแอสแบบปอนกลับดว ย ความตานทานอมี ิตเตอร 9. การออกแบบวงจร Current Gain Stabilized 6 9 วงจรรักษาระดับแรงดนั (Voltage Regulator) 1. วงจรรกั ษาระดบั แรงดันแบบอนกุ รม 2. วงจรรกั ษาระดับแรงดนั แบบขนาน 3. วงจรรกั ษาระดบั แรงดันโดยใช IC REGULATORS

10 หนว ยการ สอนครั้งท่ี รายการสอน หมายเหตุ เรียนท่ี การวเิ คราะหการทาํ งานของทรานซสิ เตอรเม่ือปอน สัญญาณขนาดเล็ก (Transistor Small Signal 7 10 Analysis) 1. h - parameter Equivalent Circuit 2. การใช h – parameter วิเคราะหก ารทํางานของ วงจรคอมมอนอิมติ เตอร 3. การใช h - parameter วเิ คราะหการทํางานของ วงจรคอมมอนอิมิตเตอรท่ีไมต อคาปาซิเตอรบายพาส 11 4. การใช h - parameter วิเคราะหการทํางานของ วงจรคอมมอนคอลเลก็ เตอร 5. การใช h - parameter วิเคราะหการทํางานของ วงจรคอมมอนเบส 6. การใช h - parameter วิเคราะหก ารทํางานของ วงจรคอมมอน เบสทีไ่ มต อคาปาซิเตอรบายพาส 8 12 เฟต (Field Effect Transistor) 1. J- FET 2. N - Channel J-FET 3.P - Channel J-FET 4. MOSFET ( Metal Oxide Semiconductor FET )

11 หนวยการ สอนคร้งั ที่ รายการสอน หมายเหตุ เรยี นที่ การใหไ บแอส J- FET (J - FET Biasing Circuit) 9 13 1. การใหไ บแอสเฟตท่ีข้ัวเกต 10 14 2. การใหไ บแอสเฟตแบบ Self - Bias 3. การใหไบแอส J-FET แบบ Voltage - Divider 15 11 16 การวเิ คราะหว งจรขยายโดยใชเ ฟตขยายสัญญาณขนาด เล็ก (FET Small - Signal Analysis) 1. การใหไบแอส J-FET แบบไบแอสคงที่ (J-FET- FIXED Bias) 2. การใหไ บแอส J-FET แบบ Self - Bias (J-FET Self - Bias) 3. การใหไบแอสแบบแบง แรงดัน (J-FET Voltage Divider Bias) 4. การใหไบแอสแบบคอมมอนเดรน (J-FET Source Follower) 5. การใหไ บแอสแบบคอมมอนเกต (J-FET Common Gate) การออกแบบวงจรขยายสัญญาณขนาดเลก็ (Design For The Small-Signal Amplifiers ) 1. การออกแบบวงจรขยายแบบคอมมอนอมิ ิตเตอร 2. การออกแบบวงจรขยายแบบคอมมอนซอรส 3. การออกแบบวงจรขยายแบบคอมมอนอิมติ เตอรช นดิ หลายภาคโดยใชค าปาซิเตอร คพั ปลิ้งค 4. การออกแบบวงจรขยายหลายภาคแบบไดเร็กคัพปลิ้งค 5. การออกแบบวงจรขยายแบบ Emitter Follower Output

12 หนวยการ สอนครัง้ ที่ รายการสอน หมายเหตุ เรยี นที่ 6. การออกแบบวงจรขยายที่ใชว งจรปอ นกลับแบบดีซี 7. การออกแบบวงจรปอนกลับแบบ ดี - ซีทใี่ ชใ นวงจร 11 17 คอมมอนอมิ ิตเตอร 8. การออกแบบวงจรขยายที่ใชเ ฟตและทรานซสิ เตอร รวมกนั ( BIFET CIRCUITS )

13 . แผนการจดั การเรยี นรู

14 แผนการจดั การเรียนรู ครงั้ ที่ 1 วิชา การวิเคราะหวงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส หนวยที่ 1 ช่ือหนวย ความรูพน้ื ฐานเกีย่ วกบั สารก่ึงตัวนํา ชว่ั โมงรวม 3 ช.ม. และหวั ตอพเี อน็ – จงั กช น่ั ชอ่ื เรื่อง ความรูพ้นื ฐานเกย่ี วกับสารกึ่งตัวนํา และหวั ตอพเี อน็ – จงั กชน่ั จาํ นวน 3 ช่ัวโมง 1.จุดประสงคก ารเรียนรู เมอื่ ผูเรียนศึกษาเน้ือหาบทน้ีแลวสามารถ 1. อธบิ ายโครงสรางของอะตอมและสวนประกอบตา ง ๆ ภายในอะตอมได 2. คํานวณหาจํานวนของอเิ ลก็ ตรอนในแตล ะวงได 3. อธิบายแถบพลังงานของ ฉนวน สารก่งึ ตวั นาํ และ ตวั นาํ ได 4. อธบิ ายวิธกี ารโดป และการใหไบแอสแกส ารก่งึ ตวั นําชนิดพีและเอน็ ได 2. หัวขอสาระการเรยี นรู 2.1 โครงสรางของอะตอม 2.1.1 ความหมายของอะตอม 2.1.2 อะตอมมิกนมั เบอร 2.1.3 วงโคจรของอเิ ลก็ ตรอนและระดบั พลังงาน 2.1.4 แถบพลังงาน 3. สาระสําคญั การเรียนรู สะสารทุกชนิดประกอบดวยอนุภาคที่เลก็ ทส่ี ุดเรยี กวา อะตอม ซงึ่ จะแบงออกหรอื สราง ขน้ึ หรอื ทําลายใหส ูญไปไมได อะตอมแตล ะชนิดประกอบดวยอนุภาคมูลฐานสาํ คัญ 3 ชนดิ คือ โปรตรอน (Protron) นวิ ตรอน (Neutron) และอิเลก็ ตรอน (Electron) อะตอมมิกนมั เบอรเปน ตัวเลขท่บี อกถึงจํานวนอิเลก็ ตรอนของอะตอมของธาตุ สารท่ีนยิ มนํามาผลิตเปนสารกึ่งตัวนําทน่ี ิยมใช คอื สารซลิ กิ อนบริสทุ ธ์แิ ละเจอรเ มเนียมบริสุทธซิ์ ่ึงเปน ฉนวน เมอื่ ตอ งการทาํ ใหส ารซิลิกอนบรสิ ุทธิ์ และเจอรเ มเนียมบริสทุ ธิ์เปน สารกงึ่ ตวั นําไดตองมีการหลอมสารซลิ กิ อนบริสุทธิ์และเจอรเมเนียม บรสิ ุทธิแ์ ลวเตมิ สารเจือปนที่มีจาํ นวนอเิ ล็กตรอน 3 ตัว และ 5 ตวั เมอื่ เตมิ สารเจอื ปนลงไปยงั ซลิ กิ อนบริสทุ ธิ์หรือเจอรเมเนยี มบริสุทธ์ิในขณะหลอมละลาย จะทาํ ใหเกิดสารกึง่ ตัวนาํ ชนิดเอน็ และชนิดพี และเม่อื นําสารก่งึ ตวั นําชนิดเอน็ และพีมาตอ ชนกันกจ็ ะ เปน หวั ตอ พเี อ็นการใหไ บแอสแกหวั ตอ พเี อน็ มี 2 วธิ ีคอื การใหไบแอสแบบตรงและการใหไบแอสแบบ กลบั

15 4. เนอ้ื หาสาระ ตามเนอื้ หาในหนังสือเรียนวิชา การวิเคราะหวงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส (3105-1003) หนวยการ เรยี นการสอนทฤษฎีบทท่ี 1 เรอ่ื ง ความรูพ้นื ฐานเกี่ยวกับสารก่ึงตวั นาํ และหวั ตอพีเอน็ – จังกช ัน่ หนาที่ 1 - 14 5. กิจกรรมการเรียนการสอน กจิ กรรมครู กจิ กรรมนกั เรียน ขัน้ เตรียม ขนั้ เตรียม 1. จัดเตรยี มสอ่ื ทใี่ ชประกอบการเรยี นรูให 1. เตรียมตัวและเอกสาร หรือวัสดุ เครือ่ งมือท่ี พรอ ม สาํ หรับการเรียนการสอน (ตามรายการใน จาํ เปนตองใชในการเรยี นรู หัวขอ ท่ี ส่อื การเรยี นรู เลือกส่ือการเรียนรไู ดต าม 2. ใหความรวมมือกบั ครใู นการตรวจสอบรายช่อื ความเหมาะสม) เขาเรียน 2. ตรวจสอบรายชื่อนกั เรียนทเี่ ขาเรียน 3. ถาเรียนรผู านระบบ e-Learning ใหเ ขาสูร ะบบ เพอ่ื เตรียมความพรอมในการเรียนรู ขน้ั สนใจปญ หา (Motivation) ขนั้ สนใจปญหา (Motivation) 1. ใหผ เู รยี นทําแบบทดสอบกอนเรยี น โดยใช 1. ทําแบบทดสอบกอนเรียน เวลา 30 นาที และครตู รวจคําตอบหลังจากเสรจ็ 2. รว มสนทนาและแสดงความคดิ เหน็ สิ้นการทดสอบ เพ่อื แจงผลการทดสอบให นกั เรียนทราบหลังเรยี นจบบทเรยี น 2. ใชส ือ่ ชวยสอน นาํ เขา สบู ทเรยี นดว ยภาพ แบบจําลอง ของตัวอยาง หรอื สิ่งท่จี ะชว ยดึงดูด ความสนใจ หรอื คาํ ถาม หมายเหตุ หากเรียนรูจากสื่อวีดที ศั น ทางไกลผา นดาวเทยี ม หรอื ผานอนิ เทอรเนต็ ตอ งทําการทดสอบกอนเรียนใหแลว เสร็จกอนการ เรียนรู จากส่อื ฯ ทที่ ําการออกอากาศ ขัน้ ศกึ ษาขอ มูล (Information) (60นาที) ขัน้ ศึกษาขอมูล (Information) 1. ใหผ ูเรยี นเร่ิมเรยี นรูเ นอื้ หา หรือฝก 1. ผูเรยี นเริม่ เรียนรูเนอื้ หา หรอื ฝก ปฏบิ ัตงิ าน ปฏบิ ัติงาน จากการฉายวดี ีทัศนใ นรปู แบบ DVD จากการฉายวีดีทัศนในรปู แบบ DVD หรอื สื่อวีดี หรอื ส่ือวีดีทศั นทางไกลผา นดาวเทียม หรอื ทัศนท างไกลผานดาวเทยี ม หรอื อนิ เทอรเนต็ หรือ อนิ เทอรเนต็ หรอื แบบออฟไลน แบบออฟไลน 2. ใหผ ูเรียนไดสอบถามหรือขอสงสัย จากการ 2. ผูเรยี นไดส อบถามหรอื ขอสงสยั จากการ เรยี นรูเนื้อหา เรยี นรเู นื้อหา

16 ขนั้ พยายาม (Application) (30 นาที) ขั้นพยายาม (Application) 1. หลังการเรียนรูเ น้ือหาเสร็จสน้ิ ใหผเู รยี น 1. หลังการเรยี นรูเน้ือหาเสรจ็ สนิ้ ผเู รียนทาํ ทาํ แบบทดสอบหลังเรยี นหรอื แบบฝก ปฏิบัติ แบบทดสอบหลังเรยี นหรือแบบฝกปฏบิ ตั ิ 2. หรือใหผ เู รียนทาํ แบบทดสอบบนออนไลน 2. หรอื ทาํ แบบทดสอบบนออนไลน และ และสามารถตรวจคาํ ตอบไดทันที สามารถตรวจคาํ ตอบทันที ขน้ั สําเร็จผล (Progress) ขั้นสาํ เร็จผล (Progress) 1. ประเมินผลการปฏบิ ัตงิ านหรอื แบบทดสอบ 1. รบั ผลการทดสอบ ของผูเรยี นหลงั ขั้นพยายามโดยเทียบกบั 2. ครูและนักเรยี นรวมกนั สรปุ สาระสาํ คัญ วตั ถปุ ระสงคการเรยี นที่ตง้ั ไว 3. นกั เรยี นสอบถามขอสงสยั 2. ผูสอนแจงผลคะแนนการปฏิบตั งิ านหรือ 4. ฟงและปฏิบัตติ ามทีค่ รูแนะนํา การทดสอบกอนเรียนและหลังเรยี นใหผ เู รียน 5. ผูเรยี นท่มี คี ะแนนทดสอบหลงั การเรียนที่ไมผาน ทราบ เพ่ือเปรียบเทยี บผลสมั ฤทธิ์ทางการเรียน เกณฑข้ันต่ํา ปฏิบัติตามขอแนะนําตามเกณฑการ ของตน ประเมินผล และคําแนะนําของครผู สู อน 3. ผสู อนแจงใหผ เู รียนท่ีมีคะแนนหลังเรยี น ท่ไี มผ านเกณฑข ัน้ ต่าํ ปฏบิ ัติตามขอแนะนาํ ตาม เกณฑการประเมนิ ผล 4. ผสู อนสรปุ สาระสาํ คัญและตอบขอ สงสยั พรอ มแนะนาํ สิ่งท่ีเกยี่ วของในการเรียนรูค รั้งนี้ และแนะนําการเรียนรใู นคร้ังตอ ไป 6. สอื่ การเรียนการสอน ส่ือการเรียนรู ใหครผู สู อนและผเู รยี นเลอื กใชส อื่ ประกอบการเรยี นการสอนตามสภาพความ พรอ มของของตนเอง ดงั น้ี 6.1 ส่อื โสตทศั น 1) วีดีทศั นใ นรปู แบบ DVD เรอ่ื ง ความรูพื้นฐานเก่ียวกับสารก่งึ ตัวนาํ และหวั ตอ พีเอน็ – จังกช ัน่ สําหรบั ผูเ รียน ท่ีเรยี นรจู ากการฉายวีดีทัศน 2) วีดีทศั นท างไกลผานดาวเทียม วงั ไกลกงั วล ตามตารางการออกอากาศ เร่อื ง ความรู พ้ืนฐานเกยี่ วกบั สารก่ึงตวั นาํ และหัวตอ พเี อน็ – จังกช ่ัน สาํ หรับผเู รยี นท่เี รียนรทู างไกลผา นดาวเทยี ม 6.2 โสตทศั นอ ปุ กรณ 1) เคร่ืองเลน DVD พรอม TV ท่มี ชี อ งรบั สัญญาณ AV (AV IN) สาํ หรับผูเรียน ทเี่ รยี นรูจ าก การฉายวีดที ศั น 2) เครือ่ งรบั สัญญาณดาวเทียม ทีร่ ับสญั ญาณจากมลู นธิ ิการศึกษาทางไกลผา นดาวเทียม วังไกล กังวล พรอม TV ท่ีมีชอ งรบั สัญญาณ AV (AV IN) สาํ หรับผเู รียนที่เรียนรทู างไกลผา นดาวเทยี ม 6.3 สื่อสง่ิ พิมพ 1) สาํ เนาส่ือโปรแกรมนําเสนอ PowerPoint เรือ่ ง ความรูพื้นฐานเกีย่ วกับสารกึง่ ตัวนํา และ หัวตอ พเี อ็น – จังกช่นั 2) เอกสารประกอบการเรยี นรู เชน ใบความรู แบบทดสอบฯลฯ 6.4 สื่อบทเรยี นอเิ ลก็ ทรอนิกส 1) เครือ่ งคอมพวิ เตอรทสี่ ามารถเชอ่ื มตออินเทอรเน็ตได และเขา เว็บไซต url: http://edltv.vec.go.th

17 2) เครอ่ื งคอมพวิ เตอรพรอ มติดตง้ั ระบบ edltv เพื่อพัฒนาอาชพี แบบออฟไลน สามารถเขา ใช งานและเรยี นรูไ ดโ ดยตรง 7. การวัดผลและประเมนิ ผล 7.1 กอนเรยี นรู วธิ กี ารวัดผล - ทดสอบกอนเรียนรู เคร่อื งมือวัด - แบบทดสอบกอนเรียนรู 7.2 ระหวางเรียนรู วิธกี ารวัดผล - ประเมินพฤติกรรมรายบคุ คล เครอ่ื งมือวัด - แบบประเมนิ พฤติกรรมรายบคุ คล 7.3 หลงั เรียน วธิ ีการวัดผล - ทดสอบหลังเรยี นรู เคร่ืองมือวัด - แบบทดสอบหลังเรยี นรู 8. เกณฑก ารประเมินผล 8.1 เกณฑการวดั ผลสมั ฤทธ์ิจากแบบทดสอบและใบมอบงานมเี กณฑด งั นี้ รอยละ 80-100 หมายถึง ผลการเรียนรดู มี าก รอยละ 70-79 หมายถงึ ผลการเรยี นรูด ี รอยละ 60-69 หมายถึง ผลการเรียนรูปานกลาง รอยละ 50-59 หมายถงึ ผลการเรยี นรผู า นเกณฑข้ันตํา่ (ควรปรบั ปรุงดว ยการศึกษา ทบทวน) ตาํ่ กวา รอยละ 50 หมายถงึ ผลการเรียนไมผ า นเกณฑ( ตองปรบั ปรุง และ เรยี นซอ มเสรมิ ควรทดสอบการ ประเมนิ จนกวา จะผา นขนั้ ตํา่ ) 8.2เกณฑการประเมินพฤติกรรมรายบคุ คล 8-10 คะแนน หมายถงึ มพี ฤติกรรมดี 5-7 คะแนน หมายถงึ มีพฤติกรรมพอใช ตํา่ กวา 5 คะแนน หมายถึง มีพฤตกิ รรมท่ีตองปรบั ปรุง 8.3 เกณฑก ารตัดสิน 2 คะแนน หมายถงึ มีพฤตกิ รรมในระดบั ปฏบิ ตั ิสม่ําเสมอ 1 คะแนน หมายถึง มีพฤตกิ รรมในระดับปฏบิ ัตบิ างครง้ั 0 คะแนน หมายถึง มพี ฤตกิ รรมในระดบั ไมป ฏิบัติ 8.4 เกณฑการประเมิน 8 - 10 คะแนน หมายถึง มีพฤตกิ รรมดี

18 5 - 7 คะแนน หมายถึง มพี ฤติกรรมพอใช ตํา่ กวา 5 คะแนน หมายถงึ มพี ฤติกรรมทต่ี องปรบั ปรงุ 9. แหลง การเรียนรูเ พ่มิ เตมิ - สุคนธ พุมศรี ส่ือการสอนทางไกลผานดาวเทียม รหัสวิชา 3105 – 2001 รายวิชาการวิชาการ วิเคราะหวงจรอิเล็กทรอนิกสความถ่ีสูง คร้ังที่ 1 เรื่อง คุณสมบัติทางไฟฟาและพารามิเตอรของ อปุ กรณอิเล็กทรอนิกสท ใ่ี ชงานยา นความถส่ี ูง . ประจวบครี ีขันธ : วทิ ยาลัยการอาชีพวังไกลกังวลหัวหิน , 2555 สุคนธ พุมศรี การวิเคราะหวงจรอิเล็กทรอนิกสวงจรอิเล็กทรอนิกสความถี่สูง. กรงุ เทพมหานคร : ศนู ยส ง เสรมิ อาชวี ะ , 2555

19 . เนื้อหา (ใบความร)ู

20 บทที่ 1 ความรู้พนื้ ฐานเกยี่ วกบั สารกงึ่ ตวั นํา และหัวต่อพเี อน็ - จังก์ช่ัน (Basic Semiconductor and PN - Junction theory) เนือ้ หา 1. อะตอม 2. อะตอมมิกนมั เบอร์ 3. วงโคจรของอิเล็กตรอนและระดบั พลงั งาน 4. แถบพลงั งาน 5. การโดปสารก่ึงตวั นาํ 6. สารก่ึงตวั นาํ ชนิด พี 7. สารก่ึงตวั นาํ ชนิด เอน็ และสารก่ึงตวั นาํ ชนิด พี 8. หวั ต่อ พี - เอน็ 9. การใหไ้ บแอสหวั ตอ่ พี - เอน็ 10. กราฟคุณสมบตั ิของไดโอด จุดประสงค์ของการเรียนการสอน เมื่อเรียนจบบทน้ีแลว้ นกั ศึกษาสามารถ 1. อธิบายโครงสร้างของอะตอมและส่วนประกอบตา่ งๆภายในอะตอมได้ 2. คาํ นวณจาํ นวนของอิเลก็ ตรอนในแตล่ ะวงได้ 3. อธิบายแถบพลงั งานของ ฉนวน สารก่ึงตวั นาํ และ ตวั นาํ ได้ 4. อธิบายวธิ ีการโดป และการใหไ้ บแอสแก่สารก่ึงตวั นาํ ชนิด พี และเอน็ ได้

21 บทท่ี 1 ความรู้พนื้ ฐานเกย่ี วกบั สารกงึ่ ตวั นํา และหัวต่อพเี อ็น - จงั ก์ชั่น (Basic Semiconductor and PN – Junction theory) อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์โดยทวั่ ไปจะใชห้ ลกั การควบคุมการไหลของอิเล็กตรอน การท่ีจะ ศึกษารายละเอียดการทาํ งานของอุปกรณ์ทางดา้ นอิเลก็ ทรอนิกส์จาํ เป็ นตอ้ งศึกษาส่วนประกอบของ อะตอม การเคล่ือนที่ของอิเล็กตรอน แถบพลงั งานท่ีเกิดข้ึนระหวา่ งตวั นาํ ฉนวน และสารก่ึง ตวั นาํ โครงสร้างของสารก่ึงตวั นาํ ชนิดพี และสารก่ึงตวั นาํ ชนิดเอน็ แลว้ จึงศึกษาโครงสร้างของ หวั ต่อพีเอ็นต่อไป 1.1 อะตอม (Atoms) ตามท่ีเราไดศ้ ึกษามาแลว้ วา่ สารทุกชนิดประกอบดว้ ยอนุภาคที่เล็กท่ีสุดเรียกวา่ อะตอม ซ่ึงจะแบง่ ออก หรือสร้างข้ึนหรือทาํ ลายใหส้ ูญไปไมไ่ ด้ อะตอมแต่ละชนิดประกอบด้วยอนุภาค มูลฐานสําคญั 3 ชนิด คือ โปรตรอน ( Protron ) นิวตรอน ( Neutron ) และอเิ ลก็ ตรอน (Electron) โดยมีโปรตอนกบั นิวตรอนอย่ภู ายในนิวเคลยี ส (Neucleus) โปรตอนจะมีประจุเป็น บวก ซ่ึงจาํ นวนประจุของโปรตอนจะมีจาํ นวนเท่ากบั ประจุของอิเลก็ ตรอน ส่วนนิวตรอนจะไม่มี คา่ ประจุ ประจุของอเิ ลก็ ตรอนแต่ละตวั จะมีค่าประจุเท่ากบั 1.602 x 10-19 คูลอมป์ (Coulombs) โครงสร้างของอะตอมดงั แสดงในรูปที่ 1.1

22 รูปท่ี 1.1 รูปแสดงโครงสร้างของอะตอมตรงกลางคือนิวเคลียส และมีอิเลก็ ตรอนวงิ่ รอบๆ นิวเคลียส 1.2 อะตอมมิกนัมเบอร์ ( Atomic Number ) สิ่งท่ีจะทาํ ใหเ้ รารู้วา่ อะตอมธาตุใดธาตุหน่ึงมีจาํ นวนของโปรตอนและอิเล็กตรอนวา่ มี จาํ นวนเทา่ ไรจะตอ้ งทราบถึงจาํ นวนอะตอมมิกนมั เบอร์ของธาตุแต่ละธาตุ เป็ นตวั เลขท่ีบอกให้ ทราบถึงจาํ นวนของโปรตอนและอิเลก็ ตรอนท่ีอยภู่ ายในอะตอมของธาตุวา่ มีจาํ นวนเทา่ ไร ตวั อยา่ งเช่น อะตอมมิกนมั เบอร์ของเจอร์เมเนียมมีจาํ นวน 32 หมายความวา่ ภายในอะตอมของแต่ ละอะตอมของเจอร์เมเนียมจะมีจาํ นวนของโปรตอนอยใู่ นนิวเคลียสถึง 32 ตวั และมีอิเลก็ ตรอน ที่วงิ่ อยรู่ อบๆ นิวเคลียสอยู่ 32 ตวั 1.3 วงโคจรของอเิ ลก็ ตรอน และ ระดับพลงั งาน (Electron Orbits And Energy Levels) ภายในอะตอมของวตั ถุหรือสสารจะมีอิเล็กตรอนวงิ่ เคลื่อนที่อยรู่ อบๆนิวเคลียส โดย อิเล็กตรอนจะมีการเคล่ือนท่ีในแตล่ ะวงตามระดบั พลงั งาน อิเล็กตรอนที่มีระดบั พลงั งานนอ้ ยท่ีสุด จะอยใู่ กลน้ ิวเคลียส อเิ ลก็ ตรอนทอี่ ยู่วงนอกสุดนีเ้ รียกว่า วงวาเลนซ์ (Valance Shell) และ อเิ ลก็ ตรอนทอี่ ยู่ในวงนีเ้ รียกว่า วาเลนซ์อเิ ลก็ ตรอน (Valance Electron ) ซ่ึงในวงวาเลนซ์ของสาร ซิลิกอนและเจอร์เมเนียมจะมีอิเลก็ ตรอน 4 ตวั และมีจาํ นวนโฮล (Hole) 4 หลุม ในขอ้ กาํ หนดใน การบรรจุอิเลก็ ตรอนลงในวงโครจรน้ี”อเิ ลก็ ตรอนท่ีโคจรในวงนอกสุด จะมจี ํานวนอเิ ล็กตรอนได้ มากสุดไม่เกนิ 8 ตวั ” ตวั อยา่ งของวงโคจรของอิเลก็ ตรอนดงั แสดงในรูปท่ี 1.2 รูปที่ 1.2 แสดงโครงสร้างของอะตอมของสารซิลิกอนและเจอร์เมเนียม ซ่ึงพิจารณาวงอิเลก็ ตรอนวงนอกสุด

23 จะประกอบไปดว้ ยอิเลก็ ตรอน 4 ตวั และมีจาํ นวนโฮล 4 หลมุ ในรูปท่ี 1.2 แสดงวงอเิ ลก็ ตรอน (Electron Shell) ซ่ึงภายในอะตอมของสารท่ีมี เลก็ ตรอนวงิ่ เคลื่อนที่อยโู่ ดยรอบ อเิ ลก็ ตรอนทอ่ี ยู่วงนอกสุดนีเ้ รียกว่า วงวาเลนซ์และอเิ ลก็ ตรอนที่ อย่ใู นวงนีเ้ รียกว่า วาเลนซ์อเิ ลก็ ตรอน ซ่ึงในวงวาเลนซ์ ของสารซิลิกอนและเจอร์เมเนียมจะมี อิเลก็ ตรอน 4 ตวั และมีจาํ นวนโฮล 4 หลุม ซ่ึงจะมีจาํ นวนของอิเล็กตรอนไม่เกิน 8 ตวั ภายในอะตอมของสารท่ีมีอิเล็กตรอนวงิ่ เคล่ือนที่อยโู่ ดยรอบ อิเล็กตรอนแตล่ ะตวั จะมี ระดบั พลงั งานข้ึนอยกู่ บั ค่า n ซ่ึงค่า n เป็นเลขจาํ นวนเตม็ อาทิเช่น 1 , 2 ระดบั พลงั งานต่าํ สุดคือ n = 1 ระดบั พลงั งานสูงข้ึนไปคือ n = 2 , 3 ข้ึนไปตามลาํ ดบั ระดบั พลงั งานนีแ้ บ่งเป็ นวง ( Shell ) ซึ่งให้ชื่อเป็ นตวั อกั ษรเรียงกนั ดงั นี้ K L M N O P Q ดังแสดงในรูปที่ 1.3 + K LMNOPQ รูปท่ี 1.3 วงโคจรอิเลก็ ตรอนรอบนิวเคลียส ระดบั พลงั งานถา้ มีคา่ n นอ้ ยสุดหมายถึงวงอยใู่ กลน้ ิวเคลียสมากข้ึน ดงั น้นั จะใชพ้ ลงั งาน จากภายนอกมากข้ึนเพ่ือที่จะเอาชนะแรงดึงดูดระหวา่ งนิวเคลียสกบั อิเล็กตรอนน้ีได้ ค่าแรงดึงดูจะ แปรตามกาํ ลงั ของระยะห่างระหว่างวงน้ันกบั นิวเคลยี ส การหาจาํ นวนอิเลก็ ตรอนในแตล่ ะวง (Shell) หาไดจ้ ากสูตร จาํ นวนอิเลก็ ตรอนในแต่ละวง = 2n 2 เช่นในระดบั n = 1 หรือ ช้นั K จะมีอิเล็กตรอนไดเ้ ทา่ กบั 2(1) เทา่ กบั 2 ตวั เป็นตน้

24 1.4 แถบพลงั งาน (Energy Bands) ตามท่ีเราทราบวา่ อะตอมจะประกอบดว้ ยนิวเคลียสและมีอิเลก็ ตรอนวงิ่ รอบนิวเคลียส ภายในนิวเคลียสจะประกอบไปดว้ ยโปรตอนและนิวตรอน อิเล็กตรอนมีประจุเป็นลบ ซ่ึงถูกดึงดูด โดยโปรตอนซ่ึงมีประจุเป็นบวกทาํ ใหอ้ ิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียส และเน่ืองจากอิเลก็ ตรอนแต่ ละตวั จะมีระดบั พลงั งานเป็นระดบั ๆ ตามจาํ นวนคา่ ของ n ดงั ที่ไดก้ ล่าวมาแลว้ ดงั น้นั ถ้าให้ พลงั งานแก่อเิ ลก็ ตรอนตวั ทอ่ี ย่ใู นวงนอกสุดหรือวงวาเลนซ์กอ็ าจทาํ ให้อเิ ลก็ ตรอนเคลอ่ื นหลุดออก นอกวงโคจรได้เช่นเดียวกนั ในกรณีที่ใหพ้ ลงั งานแก่อิเลก็ ตรอน ไมว่ า่ จะเป็ นการใหค้ วามร้อน แสง แรงดนั ไฟฟ้ า รังสีหรือวธิ ีอื่นไดก็ตาม พลงั งานจะเขา้ ไปถึงวาเลนซ์อิเล็กตรอนไดก้ ่อนสิ่งอ่ืนใด ซ่ึงพลงั งาน เหล่าน้ีจะทาํ ใหอ้ ิเลก็ ตรอนท่ีอยใู่ นวงนอกสุดหรือหลุดออกจากวงโคจรเป็น ”อเิ ลก็ ตรอนอสิ ระ” (Free Electron) ดงั น้นั วาเลนซ์อิเล็กตรอนจึงมีบทบาทตอ่ คุณสมบตั ิทางไฟฟ้ าของสารแต่ละชนิด มาก อาทิเช่น โลหะที่มีคุณสมบตั ิเป็นตวั นําไฟฟ้ า (Conductor) ท่ีดีกล่าวคือ เมื่อใหพ้ ลงั งานแก่วา เลนซ์อิเลก็ ตรอนเพยี งเลก็ นอ้ ยสามารถท่ีจะใหว้ าเลนซ์อิเล็กตรอนหลุดออกจากวงโคจรได้ เป็นผล ทาํ ใหโ้ ลหะสามารถนาํ ไฟฟ้ าได้ ถา้ ในกรณีวาเลนซ์อิเล็กตรอนไดร้ ับพลงั งานเป็นจาํ นวนมากแลว้ ยงั ไมส่ ามารถทาํ ใหว้ าเลนซ์อิเล็กตรอนหลุดออกจากวงโคจรได้ คุณสมบตั ิไฟฟ้ าของสารชนิดน้นั จะแสดงออกในรูปของฉนวน (Insulator) คือไม่ยอมให้กระแสไฟฟ้ าไหลผา่ นไปไดง้ ่ายๆ สาํ หรับสารกงึ่ ตวั นํา (Semiconductor) น้นั โดยปกติแลว้ อิเล็กตรอนที่อยใู่ นวงวาเลนซ์ของสารก่ึง ตวั นาํ จะตอ้ งไดร้ ับพลงั งานมากกวา่ พวกตวั นาํ จึงสามารถนาํ กระแสได้ ดงั รูปที่ 1.4 แสดง แถบพลงั งานในสารชนิดตา่ งๆ แถบนาํ กระแส แถบนํากระแส แถบนาํ กระแส ( Conduction ( Conduction ( Conduction Band ) Band ) Band ) ช่องวา่ ง ชอ่ งวา่ ง ชอ่ งวา่ ง( Gap ) ( Gap ) ( Gap ) แถบวาเลนซ์ แถบวาเลนซ์ แถบวาเลนซ์ ( Valance ( Valance ( Valance Band ) Band ) Band ) (ก) (ข) (ค)

25 รูปท่ี 1.4 แสดงแถบพลงั งานในสารชนิดตา่ งๆ (ก) แสดงแถบพลงั งานของฉนวน (Insulator) (ข) แสดงแถบพลงั งานสารก่ึงตวั นาํ (Semiconductor) (ค) แสดงแถบพลงั งานของตวั นาํ (Conductor) 1.5 การโดปสารกง่ึ ตัวนํา จาํ นวนโฮลและอิเล็กตรอนที่เกิดข้ึนในสารก่ึงตวั นาํ บริสุทธ์ิ (Purity Semiconductor) จะมีจาํ นวนนอ้ ยกวา่ ที่จะนาํ มาใชป้ ระโยชนไ์ ดอ้ ยา่ งแทจ้ ริง เรามีวธิ ีการทจ่ี ะให้อเิ ล็กตรอนและ โฮลเพม่ิ ขนึ้ อย่างมากโดยใช้ขบวนการทีเ่ รียกว่า การโดป การโดป หมายถึง การเติมอะตอมของสารเจือปน (Impurity) ลงในผลึกสารเจอร์เม เนียมหรือสารซิลิกอนที่บริสุทธ์ิสารก่ึงตวั นาํ ท่ีถูกโดป๊ แลว้ เรียกวา่ “ สารกงึ่ ตวั นําไม่บริสุทธ์ิ ” (Extrinsic Semiconductor) ส่วนสารก่ึงตวั นาํ ท่ียงั ไม่ถูกโดปเรียกวา่ “ สารกงึ่ ตัวนําบริสุทธ์ิ ” (Intrinsic Semiconductor) การโดปทาํ ไดโ้ ดยการหลอมสารเจอร์เมเนียมหรือสารซิลิกอนบริสุทธ์ิใหล้ ะลายแลว้ จึงเติมสารเจือปนใหผ้ สมลงในเน้ือเดียวกนั สารเจือปนน้ีจะตอ้ งมีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 3 ตวั หรือ 5 ตวั ถ้าเตมิ สารเจือปนทม่ี วี าเลนซ์อเิ ลก็ ตรอน 3 ตวั อะตอมของสารเจือปนจะถูกกบั อะตอมของ เจอร์เมเนียมหรือซิลิกอนจาํ นวน 4 ตวั โดยการใชอ้ ิเลก็ ตรอนร่วมกบั อะตอมท่ีอยใู่ กลเ้ คียงกนั (Covalent) และทาํ ใหข้ าด อิเล็กตรอนไปตวั หน่ึงจึงเกดิ เป็ นทว่ี ่างเรียกว่าโฮล ลกั ษณะของสารก่ึง ตวั นาํ จะสามารถรับอิเล็กตรอนจากภายนอกไดอ้ ีก เพอ่ื ใหจ้ าํ นวนอิเลก็ ตรอนมีครบจาํ นวน 8 ตวั สารเจือปนนีเ้ รียกว่า “ สารเจือปนผู้รับ ” (Accepter Impurity) ดงั แสดงในรูปที่ 1.5 รูปที่ 1.5 แสดงการโดปดว้ ยสารเจือปนท่ีมจี าํ นวนวาเลนซ์อิเลก็ ตรอน 3 ตวั

26 เม่ือเตมิ สารเจือปนทมี่ จี ํานวนวาเลนซ์อเิ ลก็ ตรอนจํานวน 5 ตวั อะตอมของสารตวั หน่ึง จะยดึ เกาะกบั อะตอมขา้ งเคียงดว้ ยการ เช่นกนั แตใ่ นกรณีน้ีจะทาํ ใหอ้ ิเลก็ ตรอนเหลืออยอู่ ีกตวั หน่ึง ที่ไม่สามารถท่ีเขา้ รวมกนั ได้ อิเลก็ ตรอนทเ่ี กดิ ขึน้ เรียกว่า “ อเิ ลก็ ตรอนอสิ ระ ” อะตอมของสารเจือ ปนท่ีเติมให้ เรียกวา่ “ สารเจือปนผ้ใู ห้ ” (Donor Impurity) ดงั แสดงในรูป 1.6 รูปท่ี 1.6 แสดงการโดปดว้ ยสารเจือปนท่ีมจี าํ นวนวาเลนซ์อิเลก็ ตรอน 5 ตวั กระบวนการผสมหรือเติมสารอื่นลงไปเจือปนในเจอร์เมเนียมหรือซิลิกอนบริสุทธ์ิคือการ โดป หรือจะกล่าวอีกอยา่ งหน่ึงวา่ การโดป คือ กระบวนการทาํ ใหเ้ จอร์เมเนียมหรือซิลิกอน บริสุทธ์ิ ใหเ้ ป็นสารก่ึงตวั นาํ ท่ีไมบ่ ริสุทธ์ิ สารก่ึงตวั นาํ ท่ีไม่บริสุทธ์ิ มีอยู่ 2 ชนิดดว้ ยกนั คือ - สารก่ึงตวั นาํ ชนิดเอน็ - สารก่ึงตวั นาํ ชนิดพี สารก่ึงตวั นาํ ชนิดเอน็ ไดจ้ ากการเติมธาตุในกรุ๊ฟที่ 5 ไดแ้ ก่ สารหนู ฟอสฟอรัส ทาํ ให้ เกิดอิเล็กตรอนอิสระ 1.6 สารกงึ่ ตวั นําชนิดพี (P - Type) ไดจ้ ากการเติมธาตุในกลุ่มที่ 3 ลงในเจอร์เมเนียมหรือซิลิกอนบริสุทธ์ิ ตวั อยา่ งธาตุท่ีอยใู่ น กลุ่มที่ 3 ไดแ้ ก่ อลูมิเนียม แกลเลียมแลว้ ทาํ ให้เกดิ โฮล

27 กลุ่ม 3 กลุ่ม 4 ลุ่ม 5 13 24 15 AL Si P 26.98 28.09 30.9 21 22 23 Sc Ti V 44.97 47.90 50.95 31 32 33 Ga Ge As 69.72 72.60 74.90 รูปท่ี 1.7 ตารางแสดงธาตใุ นกลุ่มท่ี 3, 4, 5 คุณสมบตั ิของเอก็ ซ์ทรินซิคเซมิคอนดคั เตอร์ ที่ผสมดว้ ยธาตุดงั กล่าวนอ้ ยมากจะทาํ ให้ คุณสมบตั ิของเอก็ ซ์ทรินซิคเซมิคอนดคั เตอร์ แตกตา่ งจากเจอร์เมเนียมหรือซิลิกอนบริสุทธ์ิมาก กล่าวคือ มีสภาพการนาํ ไฟฟ้ าไดด้ ีกวา่ และมีประจุอิสระคือโฮล และอิเลก็ ตรอนอิสระ ซ่ึงนาํ มา เชื่อมติดกนั ระหวา่ งสารก่ึงตวั นาํ ชนิดเอน็ กบั สารก่ึงตวั นาํ ชนิดพกี ็จะไดเ้ ป็น ไดโอด ทรานซิสเตอร์ และอุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์อื่น ๆ มากมาย อาทิเช่น ไดโอด ทรานซิสเตอร์ เอสซีอาร์ เป็นตน้ 1.7 สารกงึ่ ตัวนําชนิดเอน็ และสารกง่ึ ตัวนําชนิด พี ในสารก่ึงตวั นาํ ชนิดเอน็ จะมีจํานวนอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระมากกว่าโฮล อิเลก็ ตรอนเหล่าน้ี เรียกวา่ “พาหะข้างมาก” ส่วนโฮลที่มีจาํ นวนเล็กนอ้ ยในเน้ือสารก่ึงตวั นาํ ชนิดเอน็ เรียกวา่ “พาหะข้างน้อย” ส่วนในสารกงึ่ ตัวนําชนิดพจี ะมโี ฮลเป็ นพาหะข้างมาก และมีอิเลก็ ตรอนเป็ น พาหะขา้ งนอ้ ยดงั แสดงในรูปที่ 1.8

28 พาหะขา้ งมาก พาหะข้างมาก ( Majority Carriers ) ( Majority Carriers ) พาหะข้างนอ้ ย พาหะข้างนอ้ ย ( Donnor ions ) ( Donnor ions ) (ก) (ข) รูป 1.8 แสดงโครงสร้างของสารก่ึงตวั นาํ ชนิด เอน็ ดงั แสดงในรูป (ก) และสารก่ึงตวั นาํ ชนิด พี ดงั แสดงในรูป (ข) 1.8 หวั ต่อ P-N (P-N Junction) เม่ือนาํ สารก่ึงตวั นาํ ชนิด เอน็ และสารก่ึงตวั นาํ ชนิด พี มาเช่ือมต่อกนั จะเกิดปรากฎการณ์ ใหม่ ท้งั น้ีเพราะสารก่ึงตวั นาํ ชนิดพี และ สารก่ึงตวั นาํ ชนิดเอ็น มีจาํ นวนพาหะขา้ งมากที่ตา่ งกนั ในสารก่ึงตวั นาํ ชนิดพี พาหะขา้ งมาก คือ โฮล ส่วนสารก่ึงตวั นาํ ชนิดเอ็นพาหะขา้ งมาก คือ อิเลก็ ตรอนอิสระ ที่บริเวณรอยตอ่ เน้ือสารพแี ละสารเอน็ จะเกิดการเคล่ือนท่ีของอิเล็กตรอนและ โฮลผา่ นรอยตอ่ เขา้ หากนั ซ่ึงโดยธรรมชาติแลว้ อิเล็กตรอนจะเคล่ือนที่เขา้ หาโฮลจะเกิดบริเวณช่วง รอยต่อซ่ึงจะเกิดเป็นช่วงปลอดพาหะ(Depletion Region)ที่ช่วงรอยต่อน้ีจะทาํ ใหเ้ กิดแบตเตอรี่ สมมุติ(Imaginary Battery)ข้ึนมาดงั แสดงในรูปที่ 1.9 รูปที่ 1.9 แสดงหวั ต่อ P-N ( P-N Junction ) 1.9 การให้ไบแอส (Bias) หวั ต่อพเี อน็ (P-N Junction)

29 ตามท่ีเราไดศ้ ึกษาในเรื่องหวั ต่อพีเอน็ มาแลว้ น้นั ในหวั ขอ้ เรื่องน้ีจะไดศ้ ึกษาวธิ ีการที่เรา จะนาํ เอาหวั ต่อ P-N น้นั มาป้ อนพลงั งานไฟฟ้ าใหแ้ ก่หวั ต่อพเี อน็ หรือการใหไ้ บแอส และศึกษาถึง เรื่องการไหลของกระแสไฟที่เกิดข้ึนในขณะท่ีเราใหพ้ ลงั งานไฟฟ้ าใหแ้ ก่หวั ต่อพีเอน็ ซ่ึงลกั ษณะ การจา่ ยพลงั งานไฟฟ้ าหรือการใหไ้ บแอส ใหห้ วั ต่อ P-N น้ีมีอยู่ 2 สภาวะดว้ ยกนั คือ 1. การใหไ้ บแอสแบบกลบั 2. การใหไ้ บแอสแบบตรง ลกั ษณะการใหไ้ บแอสแต่ละแบบเราจะไดศ้ ึกษาดงั ต่อไปน้ี 1.9.1 การให้ไบแอสแบบกลับ (Reverse Bias Condition) ถา้ ข้วั ของแรงดนั ที่จ่ายใหห้ วั ต่อพีเอน็ เป็นดงั น้ี คือ ข้ัวบวกต่ออย่กู บั สารกง่ึ ตัวนําชนิด เอน็ และข้ัวลบต่ออยู่กบั สารกึง่ ตัวนําชนิดพี ดงั แสดงในรูปท่ี 1.10 จะเกิดความตา่ งศกั ยข์ ้ึนที่สาร ก่ึง ตวั นาํ ชนิดพีเป็นเป็นบวกและความตา่ งศกั ยท์ ี่สารก่ึงตวั นาํ ชนิดเอน็ เป็ นลบ ซ่ึงจะมีผลทาํ ให้โฮล ใน สารกงึ่ ตวั นําชนิดพเี กดิ การเคลอื่ นทเี่ ข้าหาแหล่งจ่ายไฟฟ้ าทข่ี ้ัวทมี่ ีความต่างศักย์ลบ และจะทาํ ให้ อเิ ลก็ ตรอนอสิ ระในสารกง่ึ ตวั นําชนิดเอน็ เกดิ การเคลือ่ นทเ่ี ข้าหาแหล่งจ่ายไฟฟ้ าทข่ี ้ัวทม่ี ีความต่าง ศักย์บวก จะส่งผลใหช้ ่วงของรอยต่อของสารพเี อน็ กวา้ งข้ึน จึงทาํ ใหก้ ระแสจากแหล่งจ่ายไฟฟ้ าไม่ สามารถไหลผา่ นหวั ต่อพเี อน็ ได้ และถา้ เราเพิ่มพลงั งานจากแหล่งจา่ ยไฟฟ้ ามากข้ึนจนกระทง่ั เกิด กระแสร่ัวไหลในรูปท่ี 1.10 ซ่ึงแสดงคา่ กระแสร่ัวไหล (Leakege Current)หรือ IS ซ่ึงจะมีค่าเป็น กระแสเป็นไมโครแอมป์ ซ่ึงมีคา่ นอ้ ยมาก ลกั ษณะการใหไ้ บแอสแบบน้ีถูกเรียกวา่ ” การให้ไบแอส แบบกลบั ” pn Vd รูปท่ี 1.10 แสดงการใหไ้ บแอสกลบั แก่หวั ตอ่ พเี อน็ 1.9.2 การให้ไบแอสแบบตรง (Forward - Bias Condition) สภาวะการใหไ้ บแอสแบบตรงคือ การจ่ายแรงดันไฟฟ้ าจากแบตเตอรี่ข้ัวบวกจ่ายให้สาร กงึ่ ตวั นําชนิดพแี ละจ่ายแรงดันไฟฟ้ าจากแบตเตอรี่ข้ัวลบให้กบั สารกงึ่ ตัวนําชนิดเอ็น ดงั แสดงในรูป

30 ท่ี 1.11 การใหไ้ บแอสแบบน้ีจะทาํ ใหค้ วามตา้ นทานของไดโอดต่าํ สุดไดโอดจะยอมให้กระแสไหล ผา่ นได้ เมื่อเราจา่ ยแรงดนั ใหก้ บั หวั ต่อพีเอน็ ดงั รูปที่ 1.11 เราพิจารณาพาหะขา้ งนอ้ ยจะเห็นได้ วา่ เมื่อหวั ต่อพเี อน็ ไดร้ ับพลงั งานจากแบตเตอร่ีจะเกดิ การเคลอื่ นท่ีของอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระจากสารกง่ึ ตวั นําชนิดเอน็ ข้ามช่วงบริเวณปลอดพาหะไปหาโฮล ทาํ ให้ตําแหน่งทอี่ ิเลก็ ตรอนอสิ ระในสารกงึ่ ตัวนําชนิดเอน็ ว่างลง เม่ือใหพ้ ลงั งานจากแบตเตอรี่ต่อไปจะทาํ ใหอ้ ิเล็กตรอนอิสระของอะตอม ถดั ไปเคล่ือนท่ีเขา้ แทนท่ีในช่องวา่ งของอิเล็กตรอนอิสระตวั แรกที่เคล่ือนท่ีขา้ มช่วงบริเวณปลอด พาหะเม่ือใหพ้ ลงั งานต่อไปอีก อิเล็กตรอนอิสระที่อยใู่ กลช้ ่วงปลอดพาหะก็จะกระโดดขา้ มช่วง ปลอดพาหะไปผลกั ใหอ้ ิเล็กตรอนอิสระท่ีอยใู่ นโฮลตวั แรกเคลื่อนท่ีผา่ นไปโฮลตวั ที่ 2 และตวั ถดั ไป จะเห็นวา่ อิเล็กตรอนอิสระจะเคลื่อนท่ีเขา้ หาแหล่งจ่ายไฟข้วั บวก ซ่ึงจะเกิดการไหลของ กระแสอิเลก็ ตรอนจากแหล่งจา่ ยไฟฟ้ าข้วั ลบไปยงั แหล่งจา่ ยไฟฟ้ าข้วั บวกกระแสน้ีจะถูกเรียกวา่ ” กระแสนิยม” ส่วนกระแสไฟฟ้ าจะมีการไหลของกระไฟฟ้ าจากแหล่งจ่ายไฟฟ้ าข้วั บวกไปหา แหล่งจ่ายไฟฟ้ าข้วั ลบดงั แสดงในรูปท่ี 1.11 p n Id Id Vd รูปที่ 1.11 แสดงการใหไ้ บแอสแบบตรงแก่หวั ต่อพเี อน็ 1.10 กราฟคุณสมบตั ขิ องไดโอด (Characteristic of Diode) ความตา้ นทานของไดโอดจะข้ึนอยกู่ บั ทิศทางของการไหลของกระแสไฟฟ้ า ดงั น้นั จึง ถือวา่ ไดโอดเป็ นสิ่ง ประดิษฐท์ ี่ใหค้ ุณสมบตั ิท่ีไมเ่ ป็นเชิงเส้น กราฟคุณสมบตั ิของไดโอด เป็น กราฟท่ีแสดงใหเ้ ห็นถึงความสมั พนั ธ์ของกระแสที่ไหลผา่ นไดโอด (Id) กบั ค่าแรงดนั ท่ีตกคร่อม ไดโอด (Vd) ท้งั ในการใหไ้ บแอสแบบตรง และแบบกลบั ค่าของแรงดนั ที่ตกคร่อมไดโอดจะมีค่า เป็นบวกเม่ือมีการใหไ้ บแอสแบบตรง และแรงดนั ตกคร่อมไดโอดมีค่าเป็นลบเม่ือมีการใหไ้ บแอส แบบกลบั ดงั แสดงในกราฟคุณสมบตั ิของไดโอดในรูปที่ 1.12

31 รูปท่ี 1.12 แสดงคุณสมบตั ิของไดโอดเมื่อมกี ารใหไ้ บแอส กราฟคุณสมบตั ิของไดโอดทางดา้ นไบแอสตรงของไดโอดจะเร่ิมมีกระแสไหลผา่ นตวั ไดโอดเม่ือมีแรงดนั จา่ ยใหก้ บั ไดโอดคา่ หน่ึง แรงดนั น้ีคือค่าแรงดนั ที่เราเรียกวา่ “ แรงดันคตั อนิ ” (Cutin Voltage) ในไดโอดชนิด ซิลิกอนมีค่าแรงดนั คดั อินเทา่ กบั 0.7 โวลต์ ส่วนไดโอดชนิด เจอร์เมเนียมมีค่าแรงดนั คตั อินเท่ากบั 0.3 โวลต์ เส้นกราฟทางดา้ นไบแอสกลบั เกือบจะทบั กบั แกน -VD เพราะวา่ ยงั มีกระแสไหลอยไู่ ด้ บา้ ง แตม่ ีคา่ ที่นอ้ ยมากกระแสส่วนน้ีเราเรียกวา่ “ กระแสอม่ิ ตวั ย้อนกลบั ” (Reverse Saturation Current) และเม่ือเพิ่มแรงดนั ไบแอสกลบั จะเกิดลกั ษณะพิเศษบางอยา่ งข้ึน คือจะมีกระแสไหล ไดม้ าก โดยที่แรงดนั ตกคร่อมไดโอดไม่เปล่ียนแปลง และจะทาํ ใหห้ วั ต่อพีเอน็ ของไดโอดลดั วงจร ถึงกนั จึงเรียกแรงดนั น้ีวา่ “ แรงดนั พงั ทลาย ” (Breakdown Voltage) ดงั น้นั ในการใชง้ านถา้ แรงดนั ไบแอสกลบั มีคา่ เกินกวา่ แรงดนั พงั (VZ) จะเป็นอนั ตรายต่อตวั ไดโอดได้ เน่ืองจากไดโอด ชนิดหวั ต่อพี-เอ็น แบง่ ออกตามสารที่สร้างไดโอดไดเ้ ป็น 2 ชนิด คือชนิดเจอร์เมเนียมและชนิด ซิลิกอน ดงั น้นั ลกั ษณะสมบตั ิทางแรงดนั ตกคร่อมไดโอด และกระแสไหลผา่ นไดโอดท้งั สองชนิด จึงมีค่าท่ีแตกต่างกนั ออกไป ดงั ท่ีไดแ้ สดงในรูปที่ 1.12 ซ่ึงเป็นกราฟการเปรียบเทียบลกั ษณะ สมบตั ิของไดโอด ท้งั สองชนิด

32 สรุป - อะตอมประกอบดว้ ยอนุภาคมลู ฐาน 3 ชนิด คือ โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน - จาํ นวนอิเลก็ ตรอนแตล่ ะวงหาไดจ้ ากสูตร จาํ นวนอิเล็กตรอน = 2n2 - การโดปสารก่ึงตวั นาํ หมายถึง การเติมอะตอมของสารเจือปนลงไปในผลึกสาร เจอร์เมเนียมหรือสารซิลิกอนบริสุทธ์ิ - การเจือปนสารที่มีจาํ นวนวาเลนซ์อิเล็กตรอน 3 ตวั จะทาํ ใหเ้ กิดโฮล หรือ สารเจือปน ผรู้ ับซ่ึงทาํ ใหเ้ กิดสารก่ึงตวั นาํ ชนิดพี - การเจือปนสารที่มีจาํ นวนวาเลนซ์อิเล็กตรอน 5 ตวั จะทาํ ใหเ้ กิดอิเล็กตรอนอิสระ หรือสารเจือปนผใู้ ห้ ซ่ึงจะทาํ ใหเ้ กิดสารก่ึงตวั นาํ ชนิดเอน็ แบบฝึ กหัดบทที่ 1 1. จงอธิบายโครงสร้างของอะตอมและส่วนประกอบภายในอะตอมมาให้เขา้ ใจ 2. จงแสดงวธิ ีการหาจาํ นวนอิเล็กตรอนภายในอะตอมถา้ มีจาํ นวนอะตอมมิกนมั เบอร์เท่ากบั 32 ตวั 3. จงเขียนแถบพลงั งานของสารที่เป็นฉนวน ตวั นาํ และสารก่ึงตวั นาํ มาพร้อมอธิบายการทาํ งาน 4. จงอธิบายกระบวนการโด๊ปสารก่ึงตวั นาํ ชนิดซิลิกอนให้เป็ นสารเจือปนผใู้ ห้ 5. จงอธิบายกระบวนการใหไ้ บแอสหวั ต่อพเี อน็ จงั กช์ นั่ เเบบการใหไ้ บแอสตรง 6. จงอธิบายกระบวนการใหไ้ บแอสแบบกลบั แก่หวั ต่อพเี อน็ จงั กช์ น่ั

33 . สื่อประกอบการสอน

34 01/10/57 จดุ ประสงคข องการเรียนการสอน 1. อธิบายโครงสรางของอะตอมและสว นประกอบตาง ๆ ภายในอะตอมได 2. คํานวณจํานวนของอเิ ล็กตรอนในแตล ะวงได 3. อธิบายแถบพลังงานของ ฉนวน สารก่ึง ตวั นาํ และ ตัวนําได 4. อธบิ ายวิธกี ารโดป และการใหไ บแอสแกส ารกงึ่ ตวั นําชนดิ พี และเอน็ ได 1

35 01/10/57 อะตอม สว นท่ีเลก็ ที่สดุ ของธาตุ ซงึ่ จะแบง ออก หรือสรางขึน้ หรอื ทําลายใหส ญู ไปไมได สวนประกอบของอะตอม อเิ ล็กตรอน (Electron) โปรตรอน (Protron) นิวตรอน (Neutron) โครงสรางของอะตอมประจุของอิเลก็ ตรอนแตละตัว จะมีคา ประจุเทากบั 1.602 x 10-19 คูลอมป เปน ตัวเลขท่บี อกใหวา อะตอมของธาตวุ า มีจาํ นวนของโปรตอนและอเิ ลก็ ตรอนมี จํานวนเทา ไร ตวั อยา ง อะตอมมิกนมั เบอรข องเจอรเ มเนยี มทรี่ ะบุในตารางธาตมุ จี าํ นวน 32 ซ่ึงเทา กบั หมายความวา ภายในอะตอมของแตล ะอะตอมของเจอรเ มเนยี มจะมจี าํ นวนโปรตอนอยู ในนิวเคลยี สถงึ 32ตัว และมีอเิ ลก็ ตรอนทวี่ งิ่ อยูรอบ ๆ นวิ เคลียสอยู 32 ตวั 2

36 01/10/57 + K LMNOPQ + K LMNOPQ 3

37 01/10/57 + K LMNOPQ + K LMNOPQ 4

38 01/10/57 5

39 01/10/57 อะตอมจะประกอบดว ยนวิ เคลียสและมอี ิเล็ก ตรอนว่งิ รอบ นวิ เคลียส อเิ ลก็ ตรอนท่ีอยใู นวงนี้เรยี กวา วาเลนซอิเล็กตรอน (Valance Electron) ซ่ึงในวงวาเลนซข องสารซลิ ิกอน และ เจอรเ มเนยี มจะมอี เิ ลก็ ตรอน 4 ตวั และมจี าํ นวนโฮล (Hole) 4 หลมุ เม่ือใหพ ลังงานแกวาเลนซอ เิ ลก็ ตรอนของโลหะอเิ ลก็ ตรอนหลดุ ออก จากวงโคจรไดส ารชนดิ น้นั เปนตวั นํา (Conductor) สาํ หรับสารกง่ึ ตวั นาํ (Semiconductor) น้นั เมอ่ื เราใหพ ลงั งานไฟฟา แกวงวาเลนซเ รมิ่ จากระดบั แรงดันศูนยโ วลตแ ละเพม่ิ แรงดนั เพม่ิ ขน้ึ จนถงึ ระดบั แรงดนั หนง่ึ สารก่งึ ตวั นาํ จะ นาํ กระแสถา ในกรณวี าเลนซอ เิ ลก็ ตรอนไดร บั พลังงานเปน จาํ นวนมากแลว ยงั ไมส ามารถทาํ ใหว าเลนซอ เิ ลก็ ตรอนหลุดออกจากวงโคจรได คุณสมบตั ิ ไฟฟา ของสารชนดิ นน้ั จะแสดงออกในรปู ของฉนวน 6

40 01/10/57 แถบนํากระแส แถบนํากระแส แถบนํากระแส ( Conduction ( Conduction ( Conduction Band ) Band ) Band ) ช่องว่าง ช่องว่าง ช่องว่าง( Gap ) ( Gap ) ( Gap ) แถบวาเลนซ์ แถบวาเลนซ์ แถบวาเลนซ์ ( Valance ( Valance ( Valance Band ) Band ) Band ) การโดป หมายถงึ การเตมิ อะตอมของสารเจอื ปน (Impurity) ลงในผลกึ สารเจอรเ มเนียมหรอื สารซลิ กิ อนทเี่ ปน สารกง่ึ ตวั นาํ ที่บรสิ ุทธ์ิให สามารถนาํ กระแสไดมากยง่ิ ขนึ้ สารกึ่งตวั นาํ ท่ถี กู โดปแลว เรยี กวา “สารกงึ่ ตวั นาํ ไม บริสทุ ธิ์ ” (Extrinsic Semiconductor) สวนสารกง่ึ ตวั นําทยี่ งั ไมถ ูกโดปเรยี กวา “สารกึ่งตวั นาํ บรสิ ทุ ธ์”ิ (Intrinsic Semiconductor) 7

41 01/10/57 กลมุ 3 กลุม 4 กลุม 5 13 24 15 AL Si P 26.98 28.09 30.9 21 22 23 Sc Ti V 44.97 47.90 50.95 31 32 33 Ga Ge As 69.72 72.60 74.90 8

42 01/10/57 พาหะข้างมาก พาหะข้างมาก ( Majority Carriers ) ( Majority Carriers ) พาหะข้างน้อย พาหะข้างน้อย ( Donnor ions ) ( Donnor ions ) 9

43 01/10/57 ช่ วงปลอดพาหะ ( Depletion Region ) pn แบตเตอร่ีสมมุติ ( Imagininary Battery ) p n Id Id Vd 10

44 01/10/57 11

45 01/10/57 หนังสอื อา งองิ สคุ นธ พมุ ศร.ี การวเิ คราะหวงจรอเิ ลก็ ทรอนกิ ส เลมที่ 3. กรงุ เทพฯ : สมาคมสง เสรมิ เทคโนโลยี (ไทย-ญปี่ ุน), 2548 http://www.youtube.com/watch?v=S7WgguqI42g Boylestad, Robert. Nashelsky, Louis. Electronic Devices and Circuit Theory 6TH ed. Newjersey : Prentice Hall, A Division of Simmon & Schuster Engle Wood, 1986. Thank you 12

46 8. แบบทดสอบกอ นเรยี น

47 แบบประเมินกอนเรียนหนว ยการเรียนท่ี 1 รายการสอน / เร่อื ง ความรูเรือ่ ง ความรูพืน้ ฐานเกยี่ วกับสารกง่ึ ตัวนําและหัวตอพีเอ็นจงั ชั่น ข้อที่ 1. สว นประกอบใดท่ี ไมใช โครงสรา งของอะตอม สอนครั้งที่ 1 ก. โฮล ข. โปรตอน ค. นิวตรอน ง. นวิ เคลียส จ. อเิ ล็กตรอน ข้อท่ี 2. สวนประกอบใดมคี วามตางศักยเ ปนบวก ก. โฮล ข. โปรตรอน ค. นวิ ตรอน ง. นิวเคลียส จ. อิเล็กตรอน โจทยต อไปน้ใี ชป ระกอบคาํ ถามขอ ที่ 3 - 4 + K LMNOPQ ข้อท่ี 3. จากรปู โครงสรา งอะตอม จาํ นวนอเิ ล็กตรอนในชัน้ L มจี าํ นวนเทา ไร ก. 2 ตัว ข. 8 ตัว ค. 18 ตัว ง. 32 ตัว จ. 64 ตวั