งานไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น

ไมโครโฟนชนิดขดลวดเคล่ือนท่ีนีบ้ างครงั้ จะเรยี กวา่ ไมโครโฟนแบบไดนามกิ (Dynamic Microphone) ทงั้ นีก้ ็เพราะโครงสรา้ งภายในมีการเคล่อื นท่ขี องขดลวด น่นั เอง ลาโพง ลาโพงเป็นอปุ กรณท์ ่ที าหนา้ ท่ีเปลย่ี นสญั ญาณแรงดนั ไฟฟ้าหรอื กระแสไฟฟา้ ใหเ้ ป็นสญั ญาณเสยี ง เช่น เสยี งพดู เสยี งดนตรี ใหเ้ ราไดย้ ินผา่ นทางวทิ ยุ หรอื โทรทศั น์ เป็นตน้ ลาโพงโดยท่วั ไปจะเป็นแบบแมเ่ หลก็ ถาวร น่นั คอื การทางานจะ อาศยั หลกั การของสนามแมเ่ หลก็ ไฟฟ้า ลาโพงท่ีพบกนั โดยท่วั ไปจะถกู สรา้ งจาก แมเ่ หลก็ ถาวรทางานรว่ มกบั แมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ดงั แสดงในรูป (ก) โดยท่ีบรเิ วณฐานของ ตวั ลาโพงจะประกอบไปดว้ ยไดอะแฟรมซง่ึ มีลกั ษณะคลา้ ยกบั แผน่ กระดาษบาง ๆ ยดึ

ติดอยกู่ บั กระบอกลวงและมขี ดลวดพนั อยรู่ อบ ๆ ซง่ึ จะใชเ้ ป็นตวั สรา้ งสนามแมเ่ หลก็ ไฟฟา้ ใหเ้ กิดขนึ้ ซง่ึ การจดั ลกั ษณะแบบนีเ้ ป็นการใหข้ วั้ แมเ่ หลก็ ถาวรขวั้ หน่งึ ปรากฏอยู่ ภายในกระบอกกลวงท่ีมีขดลวดพนั อยรู่ อบ ๆ นี้ เม่ือมกี ระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นขดลวดใน ทิศทางหน่งึ จะทาใหเ้ กิดแรงปฏิกิรยิ าตอ่ กนั ระหวา่ งสนามแมเ่ หลก็ ของแมเ่ หล็กถาวร กบั สนามแมเ่ หลก็ ไฟฟ้าท่เี กิดจากการไหลของกระแสไฟฟา้ ผา่ นขดลวด สง่ ผลใหต้ วั กระบอกเคล่อื นท่ไี ปทางดา้ นขวา ดงั แสดงในรูป (ข) แตถ่ า้ ในกรณีท่กี ระแสไฟฟ้าไหล ผา่ นขดลวดในทศิ ทางตรงกนั ขา้ มกบั ตอนแรกก็จะมีผลใหต้ วั กระบอกเคลอื่ นท่ีไป ทางดา้ นซา้ ย ดงั แสดงในรูป (ค) การเคล่ือนท่ีของกระบอกกลวงท่ีถกู พนั ดว้ ยขดลวดนีจ้ ะทาใหไ้ ดอะแฟรมซง่ึ สามารถ ยืดหดไดเ้ กิดการเคล่อื นท่เี ขา้ ออก โดยทิศทางของการเคล่อื นท่จี ะขนึ้ อยกู่ บั ทิศทาง ของกระแสไฟฟา้ ท่ีไหลผา่ นเขา้ ไปในขดลวด สาหรบั ปรมิ าณของกระแสไฟฟ้านนั้ จะ เป็นตวั กาหนดความเขม้ ของสนามแมเ่ หลก็ ท่ีเกิดขนึ้ ซง่ึ ก็หมายถึงการควบคมุ การ เคลอื่ นท่ขี องไดอะแฟรมน่นั เอง จากรูป จะเห็นวา่ เม่ือมีสญั ญาณเสียง (Audio Signal) เชน่ เสยี งพดู หรอื เสยี งดนตรี ท่เี ปล่ยี นเป็นสญั ญาณทางไฟฟา้ แลว้ ถกู สง่ ผา่ นเขา้ มายงั ขดลวด ซง่ึ ทิศทางการไหล ของกระแสไฟฟา้ นนั้ มกี ารเปลย่ี นแปลงกลบั ไปกลบั มาทงั้ สองทศิ ทาง รวมทงั้ ปรมิ าณ

ของกระแสไฟฟา้ ก็แตกตา่ งกนั ดว้ ย จากเหตผุ ลขา้ งตน้ สง่ ผลใหไ้ ดอะแฟรมเกิดการส่นั เขา้ ออกอยตู่ ลอดเวลาตามอตั ราการเปล่ียนแปลงของปรมิ าณกระแสไฟฟ้า ซง่ึ การส่นั ของไดอะแฟรมนีจ้ ะทาใหอ้ ากาศท่ีสมั ผสั อยกู่ บั ไดอะแฟรมเกิดการส่นั เช่นเดียวกนั ซง่ึ ผลของการส่นั ของโมเลกลุ อากาศท่ีกระทบตอ่ ๆ กนั ออกไปนีจ้ ะเกิดเป็นคลนื่ เสยี งท่ี เราไดย้ ินกนั น่นั เอง บทที่ 13 อุปกรณส์ ารกึง่ ตัวนา สารกง่ึ ตัวนา สารก่งึ ตวั นา (Semiconductor) เป็นสารท่ีมคี ณุ สมบตั อิ ยรู่ ะหวา่ งตวั นาและ ฉนวน เช่น ซลิ ิกอน เยอรมนั เนียม เทลลเู รยี มเป็นตน้ สารดงั กลา่ วเหลา่ นีม้ ีคณุ สมบตั ิ เป็นสารกึ่งตวั นา คอื มจี านวนอเิ ล็กตรอนอสิ ระอยนู่ อ้ ยจงึ ไมส่ ามารถใหก้ ระแสไฟฟา้ ไหลเป็นจานวนมาก ฉะนนั้ ลาพงั สารนีอ้ ย่างเดยี วแลว้ ไมส่ ามารถทาประโยชนอ์ ะไรได้ มากนกั ดงั นนั้ เพ่อื ท่ีจะใหไ้ ดก้ ระแสไฟฟา้ ไหลเป็นจานวนมากเราจงึ ตอ้ งมีการปรุงแต่ง โดยการเจือปนอะตอมของธาตอุ ่ืนลงไปในเนือ้ สารเนือ้ เดียวเหลา่ นี้ หรอื เอาอะตอม ของธาตบุ างชนดิ มาทาปฏกิ ิรยิ ากนั ใหไ้ ดส้ ารประกอบท่มี คี ณุ สมบตั ิตามท่ตี อ้ งการ สารก่ึงตวั นาท่ีสรา้ งขนึ้ โดยวธิ ีดงั กลา่ วนีเ้ รยี กวา่ สารก่งึ ตวั นาไมบ่ รสิ ทุ ธิ์ หรอื สารกง่ึ

ตวั นาแบบสารประกอบตามลาดบั ซง่ึ จะเป็นสารท่ีใชท้ าทรานซสิ เตอร์ และไดโอดชนดิ ตา่ ง ๆ 2. สารกงึ่ ตวั นาผสม เม่อื นกั วิทยาศาสตรค์ น้ พบคณุ สมบตั เิ ฉพาะตวั ของซิลิกอน และ เจอรม์ นั เนียม นบั เป็นจดุ เรม่ิ ตน้ ของยคุ อิเลก็ ทรอนิกสส์ ารกงึ่ ตวั นา ธาตทุ งั้ สองชนิด มี อเิ ล็กตรอนวงนอก 4 ตวั หากเตมิ สารเจือปน (impurities) หรอื ท่ีเรยี กวา่ สารโด๊ป (dopants) ลงไปในโครงสรา้ งผลกึ จะไดค้ ณุ สมบตั ิของสารกงึ่ ตวั นาท่ีแตกต่างกนั ออกไปจากสารกึ่งตวั นาบรสิ ทุ ธ์ แสดงอเิ ล็กตรอนวงนอกของธาตุ ซิลิกอน และ เจอรม์ นั เนียม ซิลกิ อน และ เจอรม์ นั เนียม บรสิ ทุ ธิ์ เป็นวสั ดตุ งั้ ตน้ ท่ีนาไปผลติ ส่ิงประดษิ ฐส์ ารกง่ึ ตวั นา อะตอมของแตล่ ะธาตุ มีอิเลก็ ตรอนวงนอก 4 ตวั ท่ีอณุ หภมู ิ เดียวกนั เจอรม์ นั

เนียม มีอิเลก็ ตรอนอสิ ระ สงู กวา่ จงึ นากระแสไดด้ ีกวา่ ปัจจบุ นั นิยมใชซ้ ลิ กิ อน ผลิต ส่งิ ประดิษฐ์ สารก่งึ ตวั นามากกวา่ เพราะใชไ้ ดท้ ่อี ณุ หภมู ิสงู กวา่ เจอรม์ นั เนียม รูปท่ี 2 แสดงตาแหนง่ อะตอมของซิลิ กอน ในหน่วยเซล ตวั เลขท่ี แสดง เป็นตาแหนง่ ของอะตอม เป็นสดั สว่ นของ lattice constant ผลกึ ซิลิกอนเหมือนกบั เพชร ซง่ึ Ashcroft และ Merman (Ashcroft, N. W. and Merman, N. D., Solid State Physics, Saunders, 1976.) เรยี กว่า เป็นหนว่ ยเซล แบบ two interpenetrating FCC เสน้ เช่ือมในรูป 2 จะลากไปยงั บอนด์ ท่ีใกลท้ ่สี ดุ คา่ คงตวั แลททิซ (lattice constant) ของซิลกิ อนเป็น 0.543 nm. เจอรม์ นั เนียม มี โครงสรา้ งหน่วยเซลแบบเดยี วกนั โดยมีคา่ คงตวั แลททิซ เป็น 0.566 nm. อะตอมซิลกิ อน จบั ตวั กนั เป็นพนั ธะโควาเลนท์ และเกาะกนั เป็นผลกึ รูป ขา้ งลา่ งนี้ แสดงโครงสรา้ งผลกึ ของซลิ ิกอน ซง่ึ มลี กั ษณะเดยี วกบั ผลกึ ของเพชร ผลกึ นีเ้ ป็นสารกึง่ ตวั นาบรสิ ทุ ธิ์ (intrinsic semiconductor) ซง่ึ สามารถนากระแสได้ เลก็ นอ้ ยท่ีอณุ หภมู หิ อ้ ง

รูป 5 ในท่ีนีต้ อ้ งการแสดงใหเ้ หน็ วา่ อะตอมซิลิกอน มอี เิ ลก็ ตรอนวงนอก 4 ตวั และใช้ รว่ มกบั อะตอมท่อี ยขู่ า้ งเคยี ง เกาะกนั เป็นพนั ธะโควาเลนท์ อย่างไร กต็ าม หากมี อะตอมอ่ืน แทรกเขา้ มาในผลกึ ซิลกิ อน สภาพการใชอ้ ิเล็กตรอนวงนอก ก็จะ เปลยี่ นแปลงไป รูป 4

รูป 5 แสดงอิเลก็ ตรอนวงนอกของธาตุ โบรอน ซิลิกอน และ อนั ตโิ มนี หรอื พลวง อิเล็กตรอนวงนอก ของธาตุ จะเป็นตวั กาหนดคณุ สมบตั ิทางปฏกิ รยิ าเคมขี องธาตุ นนั้ กบั ธาตอุ ่ืน และกาหนดคณุ สมบตั ิทางไฟฟ้าของธาตนุ นั้ คณุ สมบตั ทิ างไฟฟ้า กาหนดโดย ทฤษฎีแถบพลงั งาน (band theory of solids) ซง่ึ อธิบายในแงพ่ ลงั งานท่ี อเิ ล็กตรอนตอ้ งการ ท่ีจะทาใหห้ ลดุ ไปจากอะตอม และกลายเป็นอเิ ลก็ ตรอนอสิ ระ 1. สารกง่ึ ตัวนาชนิดพี สารกึ่งตวั นาชนิดพี (P - Type Semiconductor) เป็นสารกง่ึ ตวั นาท่ีเกิดจาก การจบั ตวั ของอะตอมซิลกิ อนกบั อะตอมของอะลมู ิเนียม ทาใหเ้ กิดท่วี า่ งซง่ึ เรยี กวา่ โฮล (Hole) ขนึ้ ในแขนรว่ มของอเิ ลก็ ตรอน อิเลก็ ตรอนขา้ งโฮลจะเคล่อื นท่ไี ปอยใู่ นโฮล ทาใหด้ คู ลา้ ยกบั โฮลเคลือ่ นท่ีไดจ้ งึ ทาใหก้ ระแสไหลไดด้ งั รู

ขอ้ สงั เกต จากรูปท่ี 10 จะเห็นไดว้ า่ โฮลจะเคลือ่ นท่ีจากศกั ดาไฟฟา้ สงู ไปยงั ศกั ดาไฟฟา้ ต่า 2. สารกง่ึ ตัวนาชนิดเอน็ สารกง่ึ ตวั นาชนิด (N - Type Semiconductor) เป็นสารกึง่ ตวั นาท่ีเกิดจาก การจบั ตวั ของอะตอมซิลิกอนกบั อะตอมของสารหนู ทาใหม้ ีอเิ ลก็ ตรอนเกินขนึ้ มา 1 ตวั เรยี กวา่ อิเลก็ ตรอนอิสระซง่ึ สามารถเคลอื่ นท่ไี ดอ้ ย่างอสิ ระในกอ้ นผลกึ นนั้ จงึ ยอม ใหก้ ระแสไฟฟา้ ไหลไดเ้ ช่นเดยี วกบั ตวั นาท่วั ไป

ไดโอด ไดโอด เป็นอปุ กรณท์ ่ที าจากสารกงึ่ ตวั นา p-n สามารถควบคมุ ให้ กระแสไฟฟ้าจากภายนอกไหลผา่ นตวั มนั ไดท้ ศิ ทางเดยี ว ไดโอดประกอบดว้ ยขวั้ 2 ขวั้ คอื แอโนด (Anode ; A) ซง่ึ ตอ่ อยกู่ บั สารกง่ึ ตวั นาชนิด p และ แคโธด (Cathode ; K) ซง่ึ ตอ่ อยกู่ บั สารกึง่ ตวั นาชนดิ n ไดโอด การจ่ายไบอัสตรงใหไ้ ดโอด

การจดั ไบอสั ตรงใหก้ บั ไดโอด จากท่ีทราบมาแลว้ วา่ การทางานของไดโอดถกู กาหนด โดยชนิดของขวั้ ไฟฟ้า จากรูปจะเหน็ วา่ ขวั้ ลบของแหลง่ จา่ ยแรงดนั ไฟฟา้ ตอ่ เขา้ กบั n- region และขวั้ บวกของแหลง่ จ่ายแรงดนั ไฟฟ้าตอ่ เขา้ กบั สว่ นท่ีเป็น p-region ของ ไดโอด อิเล็กตรอนอิสระจะถกู ผลกั ออกจากสว่ น n- region เน่ืองจากอิทธิพลของขวั้ ลบของแหลง่ จา่ ยแรงดนั ไฟฟา้ และถกู ดงึ ไปยงั ขวั้ บวก ของแหลง่ จา่ ยแรงดนั ไฟฟา้ การไหลของอิเล็กตรอนนีจ้ ะเกิดขนึ้ ไดก้ ็ตอ่ เม่อื ขนาดของ แหลง่ จา่ ยแรงดนั ไฟฟา้ มากพอท่ีจะเอาชนะกาแพงแรงดนั ท่อี ยทู่ ่บี รเิ วณรอยต่อ ซง่ึ สาหรบั ซิลิกอนไดโอดแรงดนั ของแหลง่ จ่ายแรงดนั ไฟฟา้ เท่ากบั 0.7 V หรอื มากกวา่ ในขณะท่ีเยอรมนั เนียมไดโอดจะเทา่ กบั 0.3 V หรอื มากกวา่ ไดโอดจะยงั คงนากระแสอยตู่ ลอดเวลาถา้ ยงั ไดร้ บั การไบอสั ท่ีถกู ตอ้ งอยู่ ดงั แสดงใน รูป แสดงทศิ ทางการไหลของกระแสทางตรง (Forward Current, IF) หรอื เป็นกระแส อิเลก็ ตรอน ซง่ึ จะไหลจากขวั้ ลบของแหลง่ จ่ายแรงดนั ไฟฟา้ ไปยงั n-region และ p- region ตามลาดบั จากนนั้ จงึ ไหลตอ่ ไปยงั ขวั้ บวกของแหลง่ จา่ ยแรงดนั ไฟฟา้ สาหรบั การไหลของกระแสโฮลหรอื ท่ีเรยี กวา่ กระแสนิยม (Conventional Current) จะไหนใน ทิศทางตรงกนั ขา้ มกบั ทศิ ทางการไหลของกระแสอิเลก็ ตรอน ดงั แสดงในรูป (ข) จงึ สรุปไดว้ า่ การไหลของกระแสอเิ ลก็ ตรอนจะไหลจากขวั้ ลบไปยงั ขวั้ บวก ในขณะท่ี กระแสโฮลหรอื กระแสนิยมจะไหลจากขวั้ บวกไปยงั ขวั้ ลบ การท่ีทราบถงึ แรงดนั ไฟฟา้ ท่ตี กครอ่ มไดโอด (Si = 0.7 V, Ge = 0.3 V) ขนาดของแหลง่ จา่ ยแรงดนั ไฟฟา้ และคา่ ความตา้ นทานของวงจรก็สามารถคานวณหาปรมิ าณกระแสทางตรงได้

ตวั อยา่ ง จากรูป จงคานวณหากระแสท่ีไหลในวงจร การจ่ายไบอัสกลับใหไ้ ดโอด จากรูป แสดงการตอ่ ไดโอดแบบไบอสั กลบั โดยการตอ่ ขวั้ บวกของแหลง่ จ่าย แรงดนั ไฟฟา้ เขา้ กบั n-region และขวั้ ลบเขา้ กบั p-region ของไดโอด การตอ่ แหลง่ จ่ายแรงดนั ไฟฟา้ ในลกั ษณะนีจ้ ะทาใหอ้ เิ ล็กตรอนอิสระใน n-region ถกู ดงึ ให้

เคลื่อนท่ไี ปยงั ขวั้ บวก ในขณะเดยี วกนั โฮลก็จะถกู ดงึ จากขวั้ ลบเชน่ กนั จากเหตผุ ล ดงั กลา่ วจงึ สง่ ผลใหบ้ รเิ วณ Depletion Region ขยายกวา้ งมากขนึ้ จนทาให้ แรงดนั ไฟฟ้าภายในมีค่าเทา่ กบั แรงดนั ไฟฟา้ ของแหลง่ จ่ายแรงดนั ไฟฟ้าแตม่ ขี วั้ ตรงกนั ขา้ ม จงึ สง่ ผลใหไ้ ดโอดไมน่ ากระแสไฟฟา้ ในท่สี ดุ ซีนเนอรไ์ ดโอด ซีเนอรไ์ ดโอด (Zener diode) ไดโอดธรรมดาเม่ือทาการไบรแอสกลบั จนถงึ ค่า แรงดนั พงั จะทาใหเ้ กิดการเสียหายได้ ซีเนอรไ์ ดเอดเป็นซลิ ิกอนไดโอดชนิดพเิ ศษท่ี กระแสยอ้ นกลบั สามารถไหลเฉลี่ยท่วั พนื้ ท่รี อยต่อของไดโอด จงึ สามารถทนกระแส ยอ้ นกลบั ไดส้ งู มาก ดงั นนั้ ซีเนอรไ์ ดโอดจงึ สามารถใชค้ วบคมุ แรงดนั โดยใชแ้ รงดนั ท่ีตก ครอ่ มตวั มนั เองเป็นตวั ควบคมุ สญั ลกั ษณข์ องตวั ซเี นอรไ์ ดโอดเขยี นไดด้ งั รูป สญั ลกั ษณข์ องซเี นอรไ์ ดโอด ซเี นอรไ์ ดโอดทางอดุ มคติจะควบคมุ แรงดนั ไดต้ อ่ เม่อื ถกู ไบแอสกลบั กลา่ วคอื จะมี กระแสไหลผา่ นไดโอดไดด้ ตี อ่ เม่อื ไบแอสกลบั จนถึงคา่ แรงดนั ซเี นอรเ์ ท่านนั้ สาหรบั กรณีไบแอสตรงซีเนอรไ์ ดโอดจะทาหนา้ ท่ีเหมือนไดโอดะรรมดาคือเสมอื นเป็นตวั ลดั วงจร

ลกั ษณะสมบตั ขิ องซเี นอรไ์ ดโอดทางอดุ มคติ ลกั ษณะสมบตั ขิ องซีเนอรไ์ ดโอดจรงิ ๆ ไดโอดเปลง่ แสง ไดโอดเปลง่ แสง (light-emitting diode) เรยี กย่อ ๆ วา่ LED คือ ไดโอดซง่ึ สามารถเปลง่ แสงออกมาไดแ้ สงท่ีเปลง่ ออกมาประกอบดว้ ยคลื่นความถ่ีเดยี วและเฟส ตอ่ เน่ืองกนั ซง่ึ ตา่ งกบั แสงธรรมดาท่ีตาคนมองเหน็ อนั ประกอบดว้ ยคล่นื ซง่ึ มีเฟสและ ความถ่ีตา่ ง ๆ ดนั มารวมกนั ไดโอด ซง่ึ สามารถใหแ้ สงออกมาได้ ทงั้ ชนิดท่ีเป็นสารก่งึ ตวั นาของเหลวก๊าซ ในทีนีจ้ ะกลา่ วถึงชนิดท่ีเป็นสารกึง่ ตวั นาเทา่ นนั้ ไดโอดเปลง่ แสง ไดโอดชนิดนีเ้ หมือนไดโอดท่วั ๆ ไปท่ปี ระกอบดว้ ยสารกงึ่ ตวั นาชนดิ P และ N ประกบ กนั มีผิวขา้ งหนง่ึ เรยี บเป็นมนั คลา้ ยกระจก เม่ือไดโอดตกไบแอสตรงจะทาให้ อิเลคตรอนท่ีสารกึง่ ตวั นาชนิด N มพี ลงั งานสงู ขนึ้ จนสามารถวิ่งขา้ มรอยตอ่ ไปรวมกบั โฮลใน P ตอ่ ใหเ้ กิดพลงั งานในรูปของประจโุ ฟตอน ซง่ึ จะสง่ แสงออกมา การประยกุ ต์

LED ไปใชง้ านอย่างกวา้ งขวางสว่ นมากใชใ้ นภาคแสดงผล (display unit) LED โดยท่วั ไปมี 2 ชนิดใหญ่ ๆ คอื LED ชนิดท่ีตาคนเหน็ ไดก้ บั ชนิดท่ีตาคนมองไมเ่ หน็ ตอ้ ง ใชท้ รานซสิ เตอรม์ าเป็นตวั รบั แสงแทนตาคน สญั ลกั ษณข์ อง LED การใชง้ านของ LED ท่เี หน็ ไดบ้ อ่ ย ๆ คอื ภาคแสดงผลของเคร่อื งคานวณ อิเล็กทรอนิกสส์ มยั ใหมท่ ่ใี ช้ LED ซง่ึ มี 7 สว่ นแสดงเป็นตวั เลขดงั รูป รูป LED เอ็ด สว่ น ใช้ งาน การ แสดง ผล เม่ือนา LED มาประกอบกบั โฟโตท้ รานซิสเตอร์ ซง่ึ เป็นตวั รบั แสงจาก LED โฟโต้ ทรานซสิ เตอรจ์ ะใหก้ ระแสท่เี ปลย่ี นแปลงกบั ความเขม้ ของแสงท่ีมาจากไดโอดอปุ กรณ์ ท่รี วมกนั ระหวา่ ง LED กบั โฟโตท้ รานซสิ เตอรเ์ รยี กวา่ โฟโตไ้ อโซเลช่นั (photo isolation) ทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ (TRANSISTOR) คือ ส่ิงประดษิ ฐ์ทาจากสารก่ึงตวั นามีสามขา (TRREE LEADS) กระแสหรอื แรงเคล่อื น เพียงเล็กนอ้ ยท่ีขาหน่งึ จะควบคมุ กระแสท่ีมี

ปรมิ าณมากท่ีไหลผา่ นขาทงั้ สองขา้ งได้ หมายความวา่ ทรานซิสเตอรเ์ ป็นทงั้ เครอ่ื ง ขยาย (AMPLIFIER) และสวิตชท์ รานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอรช์ นิดสองรอยต่อเรยี กดา้ ยตวั ยอ่ วา่ BJT (BIPOLAR JUNCTION TRANSISTOR) ทรานซสิ เตอร์ (BJT) ถกู นาไปใชง้ านอยา่ งแพรห่ ลาย เช่น วงจรขยายในเคร่อื งรบั วทิ ยแุ ละเครอ่ี งรบั โทรทศั นห์ รอื นาไปใชใ้ นวงจร อเิ ลก็ ทรอนิกสท์ ่ที าหนา้ ท่ีเป็นสวิตช์ (Switching) เช่น เปิด-ปิด รเี ลย์ (Relay) เพ่ือ ควบคมุ อปุ กรณไ์ ฟฟา้ อ่นื ๆ เป็นตน้ โครงสรา้ งของทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอรช์ นิดสองรอยตอ่ หรอื BJT นี้ ประกอบดว้ ยสารกึง่ ตวั นาชนดิ พีและเอน็ ตอ่ กนั โดยการเติมสารเจือปน (Doping) จานวน 3 ชนั้ ทาใหเ้ กิดรอยตอ่ (Junction) ขนึ้ จานวน 2 รอยตอ่ การสรา้ ง ทรานซสิ เตอรจ์ งึ สรา้ งได้ 2 ชนิด คอื ชนดิ ท่ีมสี ารชนิด N 2 ชนั้ เรยี กวา่ ชนดิ NPN และ ชนิดท่มี สี ารชนิด P 2 ชนั้ เรยี กวา่ ชนิด PNP โครงสรา้ งของทรานซิสชนิด NPN และ ชนิด PNP แสดงดงั รูป เม่อื พจิ ารณาจากรูปจะเหน็ วา่ โครงสรา้ งของทรานซสิ เตอรจ์ ะมสี ารกึ่งตวั นา 3 ชนั้ แต่ ละชนั้ จะตอ่ ลวดตวั นาจากเนือ้ สารก่ึงตวั นาไปใชง้ าน ชนั้ ท่เี ลก็ ท่ีสดุ (บางท่สี ดุ ) เรยี กวา่ เบส (Base) ตวั อกั ษรย่อ B สาหรบั สารกึ่งตวั นาชนั้ ท่ีเหลอื คือ คอลเลกเตอร์ (collector หรอื c) และอิมิตเตอร์ (Emitter หรอื E) น่นั คือทรานซสิ เตอรท์ งั้ ชนิด NPN

จะมี 3 ขา คือ ขาเบส ขาคอลเลกเตอร์ ในวงจรอิเลก็ ทรอนกิ สน์ ิยมเขียนทรานซสิ เตอร์ แทนดว้ ยสญั ลกั ษณด์ งั รูป เฟต เฟต (FET) มาจากช่ือเตม็ วา่ ฟิวตเ์ อฟเฟคทรานซสิ เตอร์ (Field Effect Transistor) เป็นอปุ กรณส์ ารกง่ึ ตวั นาอีกตวั หนง่ึ ท่ีมีประโยชนแ์ ละมีการนามาใชง้ าน กนั มาก เฟตเป็นทราน ซสิ เตอรแ์ บบหน่งึ ทรานซิสเตอรป์ กติจะมีขอ้ ดอ้ ยในดา้ นอินพตุ อิมพีแดนซท์ ่คี อ่ นขา้ งต่า ดงั้ นนั้ ถา้ หากนามาใชใ้ นวงจร ท่ีตอ้ งการอนิ พตุ อิมพีแดนซส์ งู ๆ จะตอ้ งออกแบบวงจรค่อนขา้ งซบั ซอ้ น แตป่ ัญหานีจ้ ะหมดไปถา้ หากใชเ้ ฟตแทน ทรานซิสเตอร์ เน่ืองจากวา่ เฟตมีอินพตุ อิมพีแดนซท์ ่สี งู มาก ทรานซสิ เตอรธ์ รรมดา มกั จะทางานดว้ ยกระแสไฟฟา้ แตส่ าหรบั เฟตแลว้ จะใชส้ นามไฟฟา้ ควบคมุ การ ทางานจงึ ได้ ช่ือวา่ Field effect transistor ซง่ึ มดี ว้ ยกนั 2 แบบคอื แบบพีและ เอ็นแชนแนล เฟตมดี ว้ ยกนั 2 ชนิดคอื เจเฟต (JFET) และมอสเฟต (MOSFET) โดย จะแตกตา่ งกนั ท่ลี กั ษณะของโครงสรา้ ง มอสเฟท (MOSFET) มอสเฟทจะแบง่ ออกเป็น 2 ชนดิ คอื ดีพลีช่นั (Depletion) และ เอนานซเ์ มนต์ (Enhancement) แตล่ ะประเภทยงั แบง่ ออกเป็น 2 แบบ คอื แบบแชนแนล n และ แบบแชนแนล p

มอสเฟทประเภท ดพี ลชี ่นั หรอื ดีมอสเฟท (D-MOSFET) ทงั้ 2 แบบจะทางานได้ 2 โหมด คอื โหมดดพี ลีช่นั (Depletion Mode) และ โหมดเอนานซเ์ มนต์ (Enhancement Mode) กลา่ วคือ ถา้ จ่ายแรงดนั ลบใหก้ บั ดีมอสเฟทแชนแนล n จะ ทางานในโหมดดีพลีช่นั แตถ่ า้ จ่ายแรงดนั บวกจะทางานในโหมดเอนานซเ์ มนต์ สว่ นดี มอสเฟทแชนแนล p ก็จะทางานคลา้ ยกนั เม่อื ไดร้ บั แรงดนั ท่ีมขี วั้ ตรงขา้ มกบั แบบ แชนแนล n มอสเฟทประเภทเอนานซเ์ มนตห์ รอื อีมอสเฟท (E-MOSFET)มโี ครงสรา้ งบางอย่าง คลา้ ยกบั มอสเฟทแบบดพี ลชี ่นั แตจ่ ะทางานไดเ้ ฉพาะโหมดเอนานซเ์ มนตเ์ ทา่ นนั้ 1. เจเฟต เจเฟต (JFET) ยอ่ มาจากคาวา่ Junction Field Effect Transistor ลกั ษณะ โครงสรา้ ง สญั ลกั ษณ์ แสดงดงั รูป เฟตจะประกอบดว้ ยชนั้ สารซลิ กิ อน N ซง่ึ ไดร้ บั การ แพรล่ งบนรอยตอ่ ของชิน้ สารพีและเอ็นเฟตมีขาตอ่ ใชง้ าน 3 ขา คอื ขาเกต (gate) เดรน (drain) และซอรส์ (source) ระหวา่ งขาเดรนกบั ซอรส์ จะไดร้ บั ไบแอสตรง ดงั นนั้ กระแสจะไหลจากขาเดรนไปยงั ขาซอรส์

โครงสรา้ งของ JFET N – Chanel

สญั ลกั ษณ(์ a) N- Channel (b) P- Channel การไบแอสของ JFET

รูปแสดงการไบแอสของ JFET ความสามารถในการนากระแสของเฟตจะขนึ้ อยกู่ บั แรงดนั ท่ี ขาเกต ถา้ หากแรงดนั ท่ี เกตเป็นลบมากกระแสก็จะไหลนอ้ ย และถา้ หากแรงดนั ท่ขี าเกตเป็นลบถึงคา่ หนง่ึ ก็ จะทาใหไ้ มม่ กี ระแสเดรนไหลเลย แรงดนั เกตท่คี า่ นนั้ จะเรยี กวา่ แรงดนั พติ ชอ์ อฟ (pitch off voltage ) โดยปกตมิ คี า่ ประมาณ -5 โวลต์ การฟลกั ษณะสมบตั ขิ องJFET N- Channel การฟลกั ษณะสมบตั ิของJFET P- Channel

คณุ ลกั ษณะการถ่ายโอนของ JFET N-CHANNEL การถา่ ยโอนเป็นคณุ ลกั ษณะของ ID กบั VGS ดงั รูป โดยเรม่ิ ตน้ จากการกาหนดคา่ VGS = 0 V ทาใหไ้ ด้ ID =IDSS และกาหนด VGS =VPทาใหไ้ ด้ ID = 0 mA การเขียนเคอรฟ์ การถ่ายโอนทาไดโ้ ดยการลากเสน้ แนวนอนจาก VGS =-1V, -2V และ -3V ไปยงั แกน ID แลว้ ขยายไปสอู่ ีกแกนหน่งึ 2. มอสเฟต

มอสเฟตมาจากคาวา่ Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor เป็นเฟตท่ีประกอบดว้ ยสารก่ึงตวั นาซง่ึ ไดร้ บั การเคลอื บผวิ บางสว่ นดว้ ยโลหะออกไซด์ ขอ้ เด่นของเฟตชนิดนีค้ ือ มีคา่ ความตา้ นทานอินพตุ (หมายถงึ คา่ ความตา่ นทานท่เี กต ) สงู มาก รูปแสดงวงจรสมั มลู ยข์ อง MOSFET ขอ้ แตกตา่ งระหวา่ งเจเฟตกบั มอสเฟตในเร่อื งของโครงสรา้ งคือ ท่ีขวั้ ตอ่ ขาเกตของ มอสเฟตจะมฉี นวนกนั้ กลาง ดงั นนั้ ขาเกต จงึ ไมถ่ กู ตอ่ เขา้ โดยตรงกบั ชนิ้ สารกง่ึ ตวั นา สาหรบั ฉนวนกนั้ กลางใหส้ ารซลิ กิ อนออกไซด์ มอสเฟตยงั แบง่ เป็ น 2 แบบ คอื แบบดพี ลชี ่นั (depletion) และแบบเอนฮานซเ์ มนต์ (enhancement) การทางานของมอสเฟตแบบดีพลีช่นั พจิ ารณาจากรูป ใหข้ าเกตมแี รงดนั เป็นลบ เม่อื เทียบกบั ขาซอรส์ จะทาใหม้ ปี ระจลุ บเกิดขนึ้ ท่ีขาเกต และเกิดประจบุ วกปรากฏขนึ้ ทางดา้ นท่ีตดิ ฉนวนซิลิกอนออกไซด์ สง่ ผลใหเ้ นือ้ สารเอ็นท่ีมีอยนู่ อ้ ยมขี นาดลดลง ทา ใหช้ ่องวา่ งระหวา่ ง ขาเดรนและซอรส์ มากขนึ้ กระแสก็จะไหลไดน้ อ้ ยลง ลกั ษณะการ ทางานเชน่ นีจ้ ะเหมอื นกบั การทางานของเจเฟต

รูป แสดงโครงสรา้ งของมอสเฟตแบบ Depletion รูป แสดงสญั ลกั ษณข์ องมอสเฟตแบบ Depletion

กราฟลกั ษณะสมบตั ิของ D-MOSFET N-CHANNEL กราฟลกั ษณะสมบตั ิของ E-MOSFET N-CHANNEL มอสเฟตแบบเอนฮานซเ์ มนต์ (enhancement) การทางานของมอสเฟตแบบเอนฮานซเ์ มนต์ พจิ ารณาจากรูป เน่ืองจากระหวา่ งสาร เอ็นท่ีขาเดรนและซอรส์ เป็นสารพี ซง่ึ แตกตา่ ง จากมอสเฟตแบบดีพลชี ่นั ทาใหเ้ ม่อื ปอ้ งแรงดนั บวกเขา้ ท่ีขาเกต จะเกิดประจลุ บขนึ้ ทาใหอ้ เิ ล็กตรอนเคล่อื นท่จี ากสารเอน็ ท่ขี าซอรส์ มายงั เครนได้ จงึ ทาใหม้ อสเฟตทางานได้ ดงั นนั้ มอสเฟตแบบนีจ้ ะทางาน ไดต้ อ้ งปอ้ งแรงดนั ท่ขี าเกตเป็นแรงดนั บวกเท่านนั้ และแรงระหวา่ งขาเกตและซอรส์ (Vgs) ท่ปี อ้ นใหน้ ีต้ อ้ งมีคา่ มากกวา่ Vgs (th) (Gate Source threshold voltage) รูป แสดงโครงสรา้ งของมอสเฟตแบบ Enhancement

รูป แสดงสญั ลกั ษณข์ องมอสเฟส แบบ Enhancement กราฟลกั ษณะสมบตั ิของ E-MOSFET P-CHANNEL คณุ ลกั ษณะการถา่ ยโอนของ E-MOSFET P-CHANNEL

บทที่ 14 วงจรอิเล็กทรอนิกส์ แผ่นวงจรพมิ พแ์ ละการบัดกรี วงจรอเิ ล็กทรอนิกสเ์ บอื้ งต้น อปุ กรณพ์ วกสารกงึ่ ตวั นาจะมีขนาดเล็ก การทางานของอปุ กรณส์ ารกง่ึ ตวั นาสามารถทางานไดต้ ามคณุ สมบตั เิ ฉพาะตวั ของมนั ไมส่ ามารถทางานไดด้ ว้ ย ตวั เองโดด ๆ แตต่ อ้ งประกอบรว่ มอปุ กรณอ์ ่ืน ๆ และอปุ กรณส์ ารกึง่ ตวั นาอ่ืน ๆ โดย ประกอบขนึ้ มาในรูปวงจร วงจรท่ีประกอบขนึ้ มาไดน้ ีต้้ อ้ งอาศยั คณุ สมบตั กิ ารทางาน ของอปุ กรณแ์ ต่ละตวั เหลา่ นนั้ โดยทางานแบบประสานสมั พนั ธซ์ ง่ึ กนั และกนั จงึ ทา ใหว้ งจรทางไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนิกสส์ ามารถทางานไดถ้ กู ตอ้ ง การทาความเขา้ ใจในการทางานของวงจรไฟฟา้ และอิเลก็ ทรอนิกส์ จาเป็นตอ้ งทาความเขา้ ใจคณุ สมบตั กิ ารทางานของอปุ กรณป์ ระกอบรว่ มแตล่ ะตวั ก่อน จงึ จะสามารถทาความเขา้ ใจคณุ สมบตั ิการทางานของอปุ กรณป์ ระกอบรว่ มแต่ ละตวั ก่อน จงึ จะสามารถทาความเขา้ ใจวงจรไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนิกสต์ า่ ง ๆ ได้ เพราะอปุ กรณแ์ ตล่ ะตวั ในวงจรมีผลตอ่ การทางานของ วงจรเหมือนกนั การทางานท่ี ผดิ ปกตกิ ของอปุ กรณเ์ พียงตวั ใดตวั หนง่ึ ยอ่ มมีผลตอ่ ความผิดปกตขิ องวงจรทงั้ หมด วงจรทางไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนิกสท์ ่ถี กู สรา้ งขนึ้ มาใชง้ านมีมากมายมหาศาล

การศกึ ษาทาความเขา้ ใจทงั้ หมดคงทาไดย้ าก และไมจ่ าเป็นตอ้ งทาเช่นนนั้ เพราะ การจะเขา้ ใจการทางานของวงจรใด ๆ ก็ตาม ตอ้ งเขา้ ใจพืน้ ฐานการทางานของ สว่ นประกอบในวงจรแตล่ ะตวั เม่ือนามาประกอบวงจร การวเิ คราะหก์ ารทางานก็ยงั ใชค้ ณุ สมบตั พิ ืน้ ฐานของอปุ กรณม์ าทาการวิเคราะหเ์ ช่นเดิม ดงั นนั้ ไมว่ า่ เป็นวงจร อะไรก็ตามสามารถวเิ คราะหก์ ารทางานไดเ้ ช่นเดยี วกนั วงจรตวั ตา้ นทาน วงจรตวั ตา้ นทาน (Resistor Circuit) คือการตอ่ ตวั ตา้ นทานแตล่ ะตวั รว่ มกนั โดยจดั ในรูปวงจร สามารถจดั วงจรตวั ตา้ นทานได้ 3 แบบ คอื วงจรอนกุ รม วงจร ขนาน และวงจรผสม วงจรตวั ตา้ นทานแตล่ ะชนิดมีคณุ สมบตั ิของวงจร แตกตา่ งกนั ไปดงั นี้ 1 วงจรตัวต้านทานแบบอนุกรม วงจรตวั ตา้ นทานแบบอนกุ รม (Series Resistor Circuit) เป็นการนาตวั ตา้ นทานแตล่ ะตวั มาตอ่ เรยี งลาดบั กนั ไปชนิดหวั ตอ่ ทา้ ยเป็นลาดบั ไปเร่อื ย ๆ ลกั ษณะ การตอ่ วงจรแสดงดงั รูป 14.1

การตอ่ ตวั ตา้ นทานแบบนี้ ทาใหค้ า่ ความตา้ นทานรวมของวงจรเพ่ิมขนึ้ ตามจานวน ตวั ตา้ นทานท่นี านามาตอ่ เพ่มิ การหาคา่ ความตา้ นทานรวมในวงจรแบบอนกุ รม สามารถเขียนเป็นสมการไดด้ งั นี้ 2. วงจรตัวตา้ นทานแบบขนาน วงจรตวั ตา้ นทานแบบขนาน (Parallel Resistor Circuit) เป็นการนาตวั ตา้ นทานแตล่ ะตวั มาตอ่ ครอ่ มขนานกนั ทกุ ตวั มีจดุ ตอ่ ครอ่ มรว่ มกนั 2 จดุ ลกั ษณะ การตอ่ วงจร แสดงดงั รูปท่ี 14.2

การตอ่ ตวั ตา้ นทานแบบนี้ ทาใหค้ า่ ความตา้ นทานรวมของวงจรลดลง ไดค้ า่ ความ ตา้ นทานรวมในวงจรนอ้ ยกวา่ คา่ ความตา้ นทานของตวั ตา้ นทานตวั ท่ีนอ้ ยท่ีสดุ ใน วงจร การตอ่ ตวั ตา้ นทานแบบขนานสามารถเขียนสมการไดด้ งั นี้ 3. วงจรตวั ต้านทานแบบผสม วงจรตวั ตา้ นทานแบบผสม (Compound Resistor Circuit) เป็นการตอ่ ตวั ตา้ นทานรว่ มกนั ระหวา่ งการตอ่ แบบอนกุ รมและการตอ่ แบบขนาน การต่อตวั ตา้ นทานแบบผสมไมม่ มี าตรฐานตายตวั เปล่ยี นแปลงไปตามลกั ษณะการต่อวงจรท่ี ตอ้ งการ การหาคา่ ความตา้ นทานรวมของวงจร ใหใ้ ชว้ ิธีการตอ่ วงจรแบบอนกุ รมและ ตอ่ วงจรแบบขนานรว่ มกนั ลกั ษณะการต่อวงจรแบบผใม แสดงดบั ตวั อยา่ งรูปท่ี 14.3 และรูปท่ี 14.4

ตัวเกบ็ ประจุ วงจรตวั เก็บประจุ (Capacitor Circuit) คอื การตอ่ ตวั เก็บประจแุ ต่ละตวั รว่ มกนั โดยจดั ในรูปแบวงจร สามารถจดั วงจรตวั เก็บประจไุ ด้ 3 แบบ คือวงจร อนกุ รม วงจรขนาน และวงจรผสม วงจรตวั เก็บประจแุ ต่ละชนดิ มีคณุ สมบตั ขิ องวงจร แตกต่างกนั ไปดงั นี้ 1. วงจรตวั เก็บประจุแบบอนุกรม วงจรตวั เก็บประจแุ บบอนกุ รม (Series Capacitor Circuit) เป็นการนาตวั เก็บประจแุ ตล่ ะตวั มาตอ่ เรยี งลาดบั กนั ไป ชนิดหวั ตอ่ ทา้ ยเป็นลาดบั ไปเรอ่ื ย ๆ ลกั ษณะการตอ่ วงจร แสดงดงั รูปท่ี 14.5

การตอ่ ตวั เก็บประจแุ บบนี้ มผี ลใหฉ้ นวนของตวั เก็บประจมุ ีความหนามากขนึ้ แผน่ โลหะตวั นา 2 แผ่นหวั ทา้ ยของตวั เก็บประจรุ วมหา่ งกนั มผี ลใหค้ า่ ความจรุ วมของตวั เก็บประจลุ ดลง คา่ ความจรุ วมท่ีไดม้ คี า่ นอ้ ยกว่าคา่ ความจตุ วั ท่ีนอ้ ยท่ีสดุ ในวงจร การหาคา่ ความจรุ วมในวงจรแบบอนกุ รม เขียนเป็นสมการไดด้ งั นี้ 2. วงจรตัวเก็บประจุแบบขนาน วงจรตวั เก็บประจแุ บบขนาน (Parallel Capacitor Circuit) เป็นการนาตวั เก็บ ประจแุ ตล่ ะตวั มาตอ่ ครอ่ มขนานกนั ทกุ ตวั มีุ้ จดุ ตอ่ รว่ มกนั 2 จดุ ลกั ษณะการตอ่ วงจร แสดงดงั รูปท่ี 14.6

การตอ่ ตวั เก็บประจแุ บบนี้ เป็นการเพ่มิ พนื้ ท่ขี องแผ่นโลหะตวั นาในตวั เก็บประจรุ วม ทาใหค้ า่ ความจขุ องตวั เก็บประจรุ วมเพ่มิ ขนึ้ คา่ ความจรุ วมของวงจรหาไดจ้ าก ผลบวกของคา่ ความจใุ นตวั เก็บประจทุ กุ ตวั รวมกนั หากตวั เก็บประจเุ ป็นชนดิ มีขวั้ บวก (+) ขวั้ ลบ (-) ตอ้ งตอ่ ขวั้ ใหถ้ กู ตอ้ งคือขวั้ (+) ใหร้ วมเฉพาะขวั้ บวก (+) เขา้ ดว้ ยกนั และขวั้ ลบ (-) ก็ใหร้ วมเฉพาะขวั้ ลบ (-) เขา้ ดว้ ยกนั การตอ่ ตวั เก็บประจแุ บบขนาน สามารถเขียนสมการหาคา่ ความจรุ วมไดด้ งั นี้ 3. วงจรตัวเกบ็ ประจุแบบผสม วงจรตวั เก็บประจแุ บบผสม (Compound Capacitor Circuit) เป็นการตอ่ ตวั เก็บประจรุ ว่ มกนั ระหวา่ งการตอ่ แบบอนกุ รมและการตอ่ แบบขนาน การต่อตวั เก็บ ประจแุ บบผสมไมม่ มี าตรฐานแน่นอน เปลี่ยนแปลงไปตามลกั ษณะการตอ่ วงจรท่ี ตอ้ งการ การหาคา่ ความจรุ วมของวงจร ใหใ้ ชว้ ธิ ีการตอ่ วงจรแบบอนกุ รมและการตอ่

วงจรแบบขนานรว่ มกนั ลกั ษณะการตอ่ วงจรแบบผสม แสดงตวั อยา่ งรูปท่ี 14.7 และ รูปท่ี 14.8 วงจรตัวเหน่ียวนา วงจรตวั เหน่ียวนา (Inductor Circuit) คอื การตอ่ ตวั เหน่ียวนาแตล่ ะตวั รว่ มกนั โดยจดั ในรูปแบบวงจร สามารถจดั วงจรตวั เหน่ียวนาได้ 3 แบบ คือวงจรอนกุ รม วงจรขนาน และวงจรผสม วงจรตวั เหน่ียวนาแตล่ ะชนดิ มีคณุ สมบตั ขิ องวงจร แตกตา่ งกนั ไปดงั นี้ 1. วงจรตวั เหน่ียวนาแบบอนุกรม

วงจรตวั เหน่ียวนาแบบอนกุ รม (Series Inductor Circuit) เป็นการนาตวั เหน่ียวนาแตล่ ะ้ัตวั มาตอ่ เรยี งลาดบั กนั ไป ชนิดตวั ตอ่ ทา้ ยเป็นลาดบั ไปเร่อื ย ๆ ลกั ษณะการตอ่ วงจรแสดงดงั รูปท่ี 14.9 การตอ่ เหน่ียวนาแบบนี้ ทาใหค้ า่ ความเหน่ียวนารวมเพ่มิ ขนึ้ ตามจานวนตวั เหน่ียวนาท่ีนามาตอ่ เพ่มิ การหาคา่ ความเหน่ียวนารวมในวงจรแบบอนกุ รม สามารถ เขียนเป็นสมการไดด้ งั นี้ 2. วงจรตวั เหน่ียวนาแบบขนาน วงจรตวั เหน่ียวนาแบบขนาน (Parallel Inductor Circuit) เป็นการนาตวั เหน่ียวนาแตล่ ะตวั มาตอ่ ครอ่ มขนานกนั ทกุ ตวั มีจดุ ตอ่ รว่ มกนั 2 จดุ ลกั ษณะการตอ่ วงจร แสดงดงั รูปท่ี 14.10

การตอ่ ตวั เหน่ียวนาแบบนี้ ทาใหค้ า่ ความเหน่ียวนารวมของวงจรลดลง ใหค้ า่ ความ เหน่ียวนารวมในวงจรนอ้ ยกว่าคา่ ความเหน่ียวของตวั เหน่ียวนาตวั ท่ีมีคา่ นอ้ ยสดุ ใน วงจร การหาคา่ ความเหน่ียวนารวมแบบขนาน สามารถเขียนเป็นสมการไดด้ งั นี้ 3. วงจรตวั เหนี่ยวนาแบบผสม วงจรตวั เหน่ียวนาแบบผสม (Compound Inductor Circuit) เป็นการตอ่ ตวั เหน่ียวนารว่ มกนั ระหวา่ งการต่อแบบอนกุ รมและการตอ่ แบบขนาน การตอ่ ตวั เหน่ียวนาแบบผสมไมม่ มี าตรฐานแน่นอน เปลี่ยนแปลงไปตามลกั ษณะการต่อวงจรท่ี ตอ้ งการ การหาคา่ ความเหน่ียวนารวมของวงจร ใหใ้ ชว้ ธิ ีการตอ่ วงจรแบบอนกุ รม และตอ่ วงจรแบบขนานรว่ มกนั ลกั ษณะการตอ่ วงจรแบบผสม แสดงดงั ตวั อยา่ งรูปท่ี 14.11 และรูปท่ี 14.12

แผน่ วงจรพมิ พแ์ ละลายวงจรพิมพ์ แผน่ วงจรพิมพ์ (Printed Circuit Boards) หรอื แผนปรนิ ต์ เป็นแผน่ พลาสตกิ ท่ผี ิวดา้ นหนง่ึ ถกู เคลือบดว้ ยแผน่ ทองแดงบาง เพ่อื ใชท้ าลายวงจรพมิ พ์ (Printed Circuit) ทาใหเ้ กิดเป็นวงจรตา่ ง ๆ ตามตอ้ งการ ลายวงจรมีสว่ นสาคญั ต่อการใชง้ าน เพราะการเขียนลายวงจรจะตอ้ ง คานงึ ถึงของลายวงจร ใหเ้ หมาะสมกบั ขนาดของกระแสท่ไี หลผา่ น ลกั ษณะการ เช่ือมตอ่ ตอ้ งเหมาะสมสวยงาม ถกู ตอ้ งตามหลกั การ ขนาดของลายวงจรตอ้ งไมเ่ ล็ก หรอื ใหญ่เกินไป การเขา้ โคง้ ลายวงจรควรต่อเขา้ กงึ่ กลางจดุ ไมค่ วรผา่ นของรมิ จดุ ตอ่ หรอื กรณีจาเป็นตอ้ งผ่านขอบรมิ จดุ ตอ่ ลายวงจรจะตอ้ งสมั ผสั จดุ ตอ่ ใหม้ ากท่ีสดุ ลกั ษณะลายวงจรพิมพแ์ ละจดุ ต่อท่ีถกู และผิด แสดงดงั รูปท่ี 14.13 และรูปท่ี 14.14

การออกแบบลายวงจรพมิ พล์ งบนแผ่นพมิ พม์ ีวิธีทาดังนี้ การทาวงจรบนแผน่ ปรนิ ตส์ ามารถทาไดห้ ลายวธิ ี เช่น การทาซิลคส์ กรนี การทาโฟโต กราฟิก หรอื การใชส้ ีนา้ มนั ทาทาเป็นลายวงจรลงบนแผน่ ปรนิ ต์ ซง่ึ เป็นวธิ ีท่งี ่ายและ สะดวก โดยในหวั ขอ้ นีจ้ ะขอกลา่ วเฉพาะวิธีการใชส้ นี า้ มนั ทาเป็นลายวงจรบนแผ่น ปรนิ ต์ 1. เขียนลายของวงจรลงบนแผน่ ปรนิ ตท์ ่เี ตรยี มไวโ้ ดยใชก้ ระดาษก๊อปปี้ 2. ใชพ้ กู่ นั จ่มุ สนี า้ มนั แลว้ วาดตามลายวงจรบนแผน่ ปรนิ ตท์ ่เี ขียนไว้

3. เม่อื สนี า้ มนั ท่ที าไวแ้ หง้ แลว้ นาแผน่ ปรนิ ตไ์ ปแชใ่ นกรดกดั ปรนิ ต์ เพ่ือกดั เอาทองแดง ท่ไี มต่ อ้ งการออกไปใหห้ มด โดยการผสมกรดกดั ปรนิ ตก์ บั นา้ และตอ้ งใชน้ า้ อนุ่ เพ่ือให้ เกิดปฏกิ ิรยิ าเรว็ ขนึ้ สาหรบั ลายทองแดงท่ีถกู ทาจะไมท่ าปฏิกิรยิ ากบั กรดกดั ปรนิ ต์ 4. เม่ือกรดกดั เอาสว่ นของทองแดงท่ีไมต่ อ้ งการออกไปหมดแลว้ จะเหลอื ทองแดงท่ี ทาสนี า้ มนั ไวน้ าไปลา้ งนา้ ใหส้ ะอาด จากนนั้ จงึ นาไปเจาะรูอปุ กรณล์ งบนแผน่ ปรนิ ต์

5. ทาความสะอาดแผน่ ปรนิ ตอ์ ีกครงั้ โดยใชส้ าลชี บุ ทินเนอรเ์ ชด็ สนี า้ มนั จากนนั้ จงึ ทา การเคลือบลายดว้ ยแผน่ ปรนิ ตด์ ว้ ยใชส้ ายยางผสมทนิ เนอรท์ าเพ่อื ปอ้ งกนั ออกไซด์ บนลายปรนิ ตแ์ ละเพ่อื ใหส้ ามารถทาการบดั กรไี ดง้ ่ายขนึ้ ตะก่วั บัดกรี ตะก่วั บดั กรี (Solder) คอื วสั ดทุ ่ที าหนา้ ท่ีเป็นตวั เช่ือมประสานรอยตอ่ ของ สายไฟหรอื ขาของอปุ กรณอ์ ิเลก็ ทรอนกิ สเ์ ขา้ ดว้ ยกนั หรอื ต่ออปุ กรอ์ เิ ลก็ ทรอนิกสเ์ ขา้ กบั ลายวงจรพมิ พ์ สว่ นประกอบของตะก่วั บดั กรปี ระกอบดว้ ยดบี อก (Tin) และตะก่วั (Lead) ซง่ึ มีสว่ นผสมของสารทงั้ สองแตกตา่ งกนั ถกู กาหนดออกมาเป็นเปอรเ์ ซน็ คา่ ท่ีบอกไวค้ า่ แรกเป็นดบี กุ เสมอ เชน่ 70/30 หมายถงึ สว่ นผสมประกอบดว้ ยดีบกุ 70% และตะก่วั 30% บางครงั้ อาจเรยี กเฉพาะคา่ ดเี ทา่ นนั้ ก็ได้ ดงั นนั้ สว่ นผสม 70/30 อาจเรยี กวา่ ตะก่วั บดั กรชี นิดดบี กุ 70% จดุ หลอมละลายของตะก่วั บดั กรี ขนึ้ อยกู่ บั เปอรเ์ ซ็นตส์ ว่ นผสมของสารทงั้ สองจดุ หลอมละลายต่าสดุ มีคา่ ประมาณ 177° C ท่สี ว่ นประกอบประมาณ 60/40 คือดบี กุ ประมาณ 60% และตะก่วั ประมาณ 40% ถือวา่ เป็นตะก่วั บดั กรชี นิดคณุ ภาพ ดี ลกั ษณะตะก่วั บดั กรใี ชใ้ นงานไฟฟา้ และอิเลก็ ทรอนิกส์ แสดงดงั รูป

ตะก่วั บดั กรี ตะก่วั บดั กรที ่ผี ลิตมาใชง้ านดา้ นไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนิกสม์ ีลกั ษณะเป็นเสน้ เลก็ กลม ยาวขดไวเ้ ป็นมว้ นมีหลายขนาด ทงั้ ขนาดของเสน้ ตะก่วั และขนาดของความ ยาว ตะก่วั บดั กรชี นิดนีต้ อนกลางของเสน้ ตะก่วั มนี า้ ยาประสานหรอื ฟลกั ซ์ (Flux) บรรจดุ ว้ ย ชว่ ยในการทาความสะอาดผิวหนา้ ของจดุ บดั กรี ดว้ ยการทาใหส้ ิ่งสกปรก และสนมิ ต่าง ๆ บนผวิ โลหะชิน้ งานหมดไปชว่ ยใหต้ ะก่วั บดั กรสี ามารถเกาะตดิ ชิน้ งาน ไดด้ ี และช่วยเคลอื บผิวตะก่วั บดั กรแี ละชนิ้ งานไมใ่ หเ้ กิดสนิมอีก นา้ ยาประสานบรรจุ ไวใ้ นตะก่วั กรี หวั แร้ง หวั แรง้ (Soldering Iron) ท่ใี ชง้ านทางดา้ นไฟฟ้าและอิเลก็ ทรอนกิ สเ์ ป็นหวั แรง้ ไฟฟา้ ทาหนา้ ท่ีใหค้ วามรอ้ นออกมาโดยใชไ้ ฟฟา้ จา่ ยผา่ นสว่ นท่ีทาใหก้ าเนิดความ รอ้ น สง่ ผา่ นผา่ นความรอ้ นไปยงั หวั บดั กรี สว่ นหวั บดั กรนี ีเ้ องเป็นตวั สง่ ผา่ นความ รอ้ นไปยงั ชิน้ งาน จนชิน้ งานเกิดความรอ้ นพอท่ีจะหลอมละลายตะก่วั บดั กรไี ด้ การ บดั กรที ่ถี กู ตอ้ งนอกจากหวั แรง้ ตอ้ งรอ้ นพอท่จี ะหลอมละลายตะก่วั บดั กรไี ดแ้ ลว้ ชิน้ งานท่ีจะบดั กรกี ็ตอ้ งรอ้ นพอท่ีจะหลอมละลายตะก่วั บดั กรไี ดด้ ว้ ย ถา้ ชนิ้ งานขนาด

เล็กสามารถใชห้ วั แรง้ มีกาลงั ไฟฟ้าต่าได้ ถา้ ชิน้ งานขนาดใหญ่หัวแรง้ ตอ้ งมี กาลงั ไฟฟ้าสงู ขนึ้ ตามไปดว้ ย มเิ ชน่ นนั้ อาจทาใหก้ ารบดั กรไี มส่ มบรู ณไ์ ด้ หวั แรง้ ถกู สรา้ งขนึ้ มาใชง้ านมกี าลงั ไฟฟา้ หลายขนาดดว้ ยกนั ใชบ้ ดั กรงี าน ขนาดเลก็ ๆ เช่น บดั กรงี านบนแผน่ วงจรพมิ พ์ ควรใชห้ วั แรง้ ประมาณ 17 - 25 วตั ต์ ขนาดมาตรฐานท่ีใชก้ บั งานท่วั ไป ควรใชห้ วั แรง้ ประมาณ 30 - 50 วตั ต์ และสาหรบั งานขนาดใหญ่ ควรใชห้ วั แรง้ ประมาณ 60 - 150 วตั ต์ หวั แรง้ ท่ีนิยมใชง้ านทางดา้ น ไฟฟาและอเิ ลก็ ทรอนิกสม์ ี 2 ชนิด คอื หวั แรง้ แช่ และหวั แรง้ ปืน 1. หวั แร้งแช่ หวั แรง้ แชห่ รอื หวั แรง้ (Soldering Iron) ลกั ษณะรูปรา่ งหวั แรง้ แบบนีค้ ลา้ ย ปากกาหรอื ดนิ สอเขียนหนงั สอื เป็นรูปทรงกระบอกยาว มีหลายขนาดขนึ้ อยกู่ บั กาลงั ไฟฟา้ ของหวั แรง้ ตงั้ แต่ 10W - 500W ปลายหวั แรง้ เป็นสว่ นสาคญั ในการให้ ความรอ้ น ดงั นนั้ ปลายหวั แรง้ จงึ ถกู สรา้ งขนึ้ ใหร้ บั ความรอ้ นและแผ่ความรอ้ นไดด้ ี โดยท่วั ไปปลายหวั แรง้ มกั ทามาจากทองแดง ทองแดงผสม ทองเคลอื บเหลก็ กลา้ และ ทองแดงเคลือบผวิ กนั สนิม ลกั ษณะหวั แรง้ แช่ แสดงดงั รูปท่ี 14.18

รูปท่ี 14.18 หวั แรง้ แช่ 2. หวั แร้งปื น หวั แรง้ ปืน (Soldering Gun) มีรูปรา่ งคลา้ ยปืน เป็นหวั แรง้ ท่ีเหมาะสมกบั การบดั กรงี านขนาดใหญ่ ใหค้ วามรอ้ นสงู การบดั กรที าไดร้ วดเรว็ ไมเ่ หมาะสมกบั การบดั กรงี านขนาดเลก็ การบดั กรตี อ้ งระมดั ระวงั เร่อื งความรอ้ นจะแผน่ ไปถงึ อปุ กรณห์ รอื ชิน้ งาน เพราะอาจทาใหอ้ ปุ กรณห์ รอื ชิน้ งานชารุดเสียหายได้ การใชง้ าน ทกุ ครงั้ ตอ้ งกดไกสสวิตชค์ า้ งไวก้ ่อนการใชง้ านประมาณ 5 วินาที เพ่ือใหป้ ลายหวั แรง้ รอ้ นมากพอก่อนทาการบดั กรี ปลายหวั แรง้ ทาดว้ ยทองแดง และทองแดงเคลือบ เหลก็ เชน่ เดยี วกบั หวั แรง้ แช่ แต่มีรูปรา่ งแตกตา่ งกนั การเตรียมหวั แร้งแชใ่ หพ้ ร้อมใช้งาน สาหรบั ปลายของหวั แรง้ บดั กรจี ะมรี ูปรา่ งและขนาดท่แี ตกต่างกนั สว่ นการท่ี จะเลอื กแบบใดนนั้ วรพิจารณาความเหมาะสมในการสง่ ผา่ นความรอ้ นไปยงั จดุ ท่ี

ตอ้ งการบดั กรใี หไ้ ดม้ ากท่ีสดุ ทงั้ นีเ้ พ่ือปอ้ งกนั ความเสียหายท่ีจะเกิดขนึ้ กบั อปุ กรณ์ หรอื ขวั้ ตอ่ ของแผน่ วงจรจากไดร้ บั ความรอ้ นท่มี ากเกินไป การใชง้ านหวั แรง้ บดั กรบี อ่ ย ๆอาจจะทาใหม้ ีส่ิงสกปรกมาเกาะหรอื เกิดออกไซดข์ นึ้ ท่ี สว่ นปลายท่ีหวั แรง้ บดั กรี ซง่ึ สง่ิ เหลา่ นีจ้ ะทาใหป้ ระสทิ ธิภาพการทางานลดลง ดงั นนั้ จงึ ควรทาความสะอาดปลายของหวั แรง้ บดั กรอี ยเู่ สมอ โดยการนาเอาไปเชด็ กบั ฟองนา้ ท่ีเปียกพอหมาดๆ และเน่ืองจากปลายของหวั แรง้ ตะก่วั บดั กรโี ดยท่วั ไปทามา จากโลหะจาพวกทองแดงท่ผี า่ นการชบุ ดว้ ยเหลก็ หรอื นิเกิล ดงั นนั้ จงึ ไมค่ วรทาความ สะอาดดว้ ยการตะไบผิวเพราะจะทาใหโ้ ลหะท่ีเคลอื บอยหู่ ลดุ ออกไป หลงั จากท่ีทาความสะอาดเสรจ็ แลว้ ควรนาตะก่วั บดั กรมี าหลอมละลายหมุ้ สว่ นปลาย ของหวั แรง้ อีกชนั้ หนง่ึ ซง่ึ การปฏบิ ตั เิ ช่นนีจ้ ะเป็นการทใหฟ้ ล๊กั ซข์ องตะก่วั บดั กรหี ลอม ละลายเคลอื บสว่ นปลายของหวั แรง้ ไวอ้ ีกชนั้ หน่งึ เป็นการปอ้ งกนั ไมใ่ หส้ ว่ นปลายของ หวั แรง้ เกิดปฏิกิรยิ าออ๊ กซิเดช่นั กบั อากาศซง่ึ เป็นสาเหตขุ องการเกิดสนมิ และเกิดการ ผกุ รอ่ น นอกจากนนั้ ยงั ชว่ ยใหก้ ารสง่ ผา่ นความรอ้ นจากสว่ นปลายของหวั แรง้ ไปยงั ท่ี จดุ ท่ีตอ้ งการบดั กรไี ดด้ ีย่งิ ขนึ้ การบัดกรีอุปกรณบ์ นแผน่ วงจรพมิ พ์

ก่อนท่ีจะทาการบดั กรจี ะตอ้ งเตรยี มอปุ กรณท์ ่ตี อ้ งบดั กรแี ละสายไฟใชส้ าหรบั เช่ือมตอ่ วงจรใหพ้ รอ้ มเสียก่อน สาหรบั สายไฟนนั้ จะตอ้ งนามาพนั เขา้ กบั ขวั้ ตอ่ หรอื ขาของอปุ กรณก์ อ่ นจากนนั้ จงึ ทาการบดั กรี ทงั้ นีเ้ พ่ือชว่ ยใหจ้ ดุ บดั กรมี คี วามแข็งแรง มากขนึ้ สว่ นฉนวนหมุ้ สายไฟควรทาการปอกใหเ้ หลอื เฉพาะลวดตวั นาสว่ นท่จี ะถกู บดั กรเี ท่านนั้ โดยหลงั จากนาสายไฟไปพนั เขา้ กบั ขวั้ ตอ่ หรอื ขาของอปุ กรณแ์ ลว้ ควร เหลอื ช่องวา่ งเอาไวเ้ ล็กนอ้ ย ซง่ึ ถา้ ช่องวา่ งนอ้ ยเกินไปอาจจะเป็นสาเหตทุ าใหเ้ กิดการ ลดั วงจรกบั ขวั้ ตอ่ ไฟฟ้าอ่นื ๆได้ แตถ่ า้ เหลือชอ่ งวา่ งนอ้ ยเกินไปอาจจะทาใหฉ้ นวนไหม้ ขณะท่ีทาการบดั กรไี ด้ สาหรบั สายไฟท่ีประกอบขนึ้ จากขดลวดตวั นาเสน้ เลก็ หลายๆเสน้ ควรบดั กรใี ห้ เสน้ ลวดตวั นาเหลา่ นนั้ ติดกนั ก่อนดว้ ยตะก่วั บดั กรเี สยี กอ่ น สว่ นการวางอปุ กรณ์ อเิ ล็กทรอนิกสล์ งบนแผน่ วงจร หรอื แผน่ บอรด์ จะตอ้ งเสยี บขาของอปุ กรณล์ งบนแผน่ บอรด์ โดยพยายามใหต้ วั อปุ กรณแ์ นบติดกบั แผน่ บอรด์ ใหม้ ากท่ีสดุ นอกจากนนั้ ควร ดดั ขาของอปุ กรณใ์ หแ้ ยกออกเลก็ นอ้ ย เพ่ือใหข้ าของอปุ กรณข์ ดั อยกู่ บั แผน่ บอรด์ เป็น การปอ้ งกนั ไมใ่ หอ้ ปุ กรณเ์ คลอื่ นตวั ในขณะท่ีทาการบดั กรี กรณีท่ตี อ้ งการถอดจดุ บดั กรี ทาไดโ้ ดยใชห้ วั แรง้ รอ้ นสมั ผสั ไปท่จี ดุ บดั กรที ่จี ะ ถอด จนตะก่วั หลอมละลาย ใชเ้ ครอ่ื งดดู ตะก่วั (Solder Sucker) ดดู ตะก่วั บดั กรอี อก แสดงดงั รูป

การดดู ตะก่วั บดั กรอี อกจากวงจร