ວິຊາວິສະວະກຳ ອີເລັກໂຕນິກ1

เอกสารประกอบการสอน วชิ าวิศวกรรมอิเล็กทรอนกิ ส 1 5582125 Electronics Engineering 1 ดร. ระวี พรหมหลวงศรี วศ.ด. วิศวกรรมโทรคมนาคม วศ.ม. วิศวกรรมโทรคมนาคม คณะเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลัยราชภัฏอุดรธานี

คาํ นาํ เอกสารประกอบการสอนรายวิชาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส 1 เปนผลที่ไดจากการสอน รายวิชา 5582125 ซึ่งเปนรายวิชาที่ไดเปดสอนในสาขาวิชาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส คณะ เทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี โดยผูเรียบเรียงไดจัดทําตามคําอธิบายรายวิชาท่ีได อธิบายไวใ นหลกั สูตร โดยไดแ บงเนื้อหาไว 9 บทเรียน ครอบคลุมตามคําอธิบายรายวิชา เน้ือหา ของเอกสารประกอบการสอนนเ้ี ร่มิ ตนจากการปูพน้ื ใหนักศกึ ษาไดท ราบถึงความเปน มาและเปน ไป ของศาสตรท างอิเลก็ ทรอนกิ ส พน้ื ฐานฟสกิ สแ ละวสั ดุศาสตรที่จาํ เปน ตอ นักศึกษาในการเรยี นรวู ิชา อเิ ล็กทรอนิกส เพอ่ื ใหนักศึกษาเขา ใจบทเรยี นท่ีเรียนไดด แี ละมีผลสัมฤทธิ์ที่ดยี ิ่งขนึ้ โดยคาดหวงั วา จะเปนเอกสารประกอบการสอนทเี่ หมาะสมสําหรับนักศึกษาในสาขาวิชาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส และผสู นใจท่ัวไป เอกสารการสอนเลมน้ีผูเรียบเรียงไดทําการปรับปรุง แกไขเน้ือหาและรูปภาพ บางสว นใหเหมาะสมเพิ่มเติม เนอื่ งจากไดใ ชประกอบการสอนต้งั แตป พ.ศ. 2552 จนถึงปจจุบัน ในสวนของคําศัพทเฉพาะทางผูเรียบเรียงไดใชคําศัพทตามศัพทเทคนิควิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส ของวิศวกรรมสถานแหงประเทศไทยในพระบรมราชูปถัมภ พุทธศกั ราช 2536 หากคําศัพทใดไมมี คาํ แปลผูเรยี บเรียงไดใชทบั ศพั ทหรือตามความนิยม เพอ่ื ใหเ หมาะสมกบั เอกสารประกอบการสอน ผูเรยี บเรยี งขอขอบคุณบดิ า มารดา ภรรยาและลกู ๆ อนั เปนทร่ี กั ทีเ่ ปน กําลงั ใจสนบั สนนุ ให งานสําเร็จไปดวยดี ผูเขียนขอขอบคุณเจาของงานเขียนทุกทานท่ีไดถูกอางอิงในเอกสาร ประกอบการสอนเลม นี้ ผเู ขยี นไมไ ดต ัง้ ใจท่ีจะละเมิดลิขสิทธ์ิของผูใด หากมีขอความหรือรูปภาพ บางสวนทผ่ี ูเรียบเรียงไมไดอางอิงถงึ ผูเ รียบเรียงก็ขออนญุ าตมา ณ ท่นี ด้ี วย ผูเ รียบเรียงหวังเปนอยางยิ่งวา เอกสารประกอบการสอนเลมน้ีจะเปนประโยชนต อการ เรียนการสอนในวิชาดานวศิ วกรรมอิเลก็ ทรอนกิ ส โดยสามารถใชศ กึ ษาเองไดโ ดยสะดวก หากทาน ทนี่ าํ ไปใชม ขี อเสนอแนะ ผูเรยี บเรยี งยินดีรับคาํ แนะนําจากทุกทาน เพ่ือปรับปรุงใหดียิ่งข้ึนตอไป และขอขอบคุณ ณ โอกาสน้ีดวย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี 30 พฤษภาคม 2555

สารบัญ หน้า คํานาํ ...........................................................................................................................................(2) สารบัญ ...........................................................................................................................................(3) สารบญั รปู ................................................................................................................................... (11) สารบญั ตาราง .............................................................................................................................. (23) แผนบรหิ ารการสอนประจําวชิ าวิชา .......................................................................................... (24) แผนบริหารการสอนประจําบทที่ 1 ...................................................................................................1 บทที่ 1 ววิ ัฒนาการของวงการอิเลก็ ทรอนิกส์....................................................................................3 1.1 ประวตั คิ วามเป็นมา......................................................................................................3 1.2 การคน้ พบทางไฟฟา้ และแม่เหลก็ ................................................................................4 1.2.1 การค้นพบทางไฟฟา้ .....................................................................................4 1.2.2 การค้นพบทางแมเ่ หลก็ ................................................................................6 1.2.3 การคน้ พบความสมั พนั ธ์ระหว่างแมเ่ หลก็ และไฟฟ้า 9 1.3 จดุ เริม่ ต้นของอเิ ลก็ ทรอนิกส์ 12 1.4 ยุคของการพฒั นาหลอดสญุ ญากาศ 15 1.5 ยคุ การพฒั นาอุปกรณ์สารก่งึ ตัวนํา 18 1.6 ยุคการพฒั นาวงจรรวม 19 1.6.1 พัฒนาวงจรรวม 20 1.6.2 พัฒนาการพัฒนาของคอมพวิ เตอร์ 21 1.7 การประยกุ ตใ์ ชง้ านอเิ ล็กทรอนิกส์ 25 1.7.1 เครื่องใชไ้ ฟฟา้ และอเิ ลคทรอนิคส์ 25 1.7.2 อเิ ลคทรอนิคสก์ บั การประยุกต์ใชง้ านในโรงงานอุตสาหกรรม 26 1.7.3 อเิ ลก็ ทรอนกิ สก์ ับการประยกุ ตท์ างเรดาร์ 27 1.7.4 อิเลก็ ทรอนคิ สก์ ับระบบนาํ ร่องเรอื เดินทะเล 28 1.7.5 อเิ ล็กทรอนกิ ส์คอมพิวเตอร์ 29 1.7.6 อเิ ลค็ ทรอนิคส์ในวงการแพทย์ 30 1.7.7 ระบบอเิ ล็กทรอนกิ สท์ างการเกษตร 31 1.7.8 อนาคตของอุตสาหกรรมอเิ ล็กทรอนิกส์ 32 1.8 บทสรุป 33 คําถามท้ายบท 35 เอกสารอ้างอิง .............................................................................................................................35

(4) หนา้ แผนบรหิ ารการสอนประจําบทที่ 2 .......................................................................................... 37 บทท่ี 2 สัญญาณและวงจรไฟฟา้ ................................................................................................. 39 2.1 บทนํา 39 2.2 สัญญาณไฟฟา้ 40 2.2.1 สัญญาณไฟฟ้ากระแสตรง 40 2.2.2 สัญญาณไฟฟ้ากระแสสลบั 40 2.2.3 ความถีม่ ลู ฐานและฮาร์โมนิกส์ของสญั ญาณ 43 2.3 สญั ญาณในอาณาจักรของความถี่ 45 2.4 สญั ญาณรปู แบบต่างๆ 46 2.4.1 สญั ญาณรูปแบบสเี่ หล่ียม 46 2.4.2 สัญญาณคลน่ื รปู ลาด 48 2.4.3 สญั ญาณรปู สามเหลี่ยม 49 2.5 ค่าตวั แปรอืน่ ๆของสัญญาณทางไฟฟา้ 50 2.5.1 ค่าเฉลี่ยของสญั ญาณ 50 2.5.2 ค่าประสทิ ธผิ ล 51 2.5.3 กําลงั งานไฟฟา้ กระแสสลบั ช่วั ขณะ 52 2.6 พื้นฐานวงจรทางไฟฟ้า 55 2.6.1 อปุ กรณแ์ บบเชิงเส้นและไม่เชงิ เส้น 55 2.6.2 ทฤษฏีเทวนิ ิน 56 2.6.3 ทฤษฏนี อรต์ นั 57 2.6.4 ความสมั พันธร์ ะหวา่ งวงจรเทวินินและนอรต์ ัน 59 2.7 สญั ญาอนาล็อกและสญั ญาณดจิ ติ อล 59 2.7.1 การแปลงสญั ญาณอนาล็อกเป็นดิจิตอล 61 2.8 วงจรขยายสัญญาณ 63 2.8.1 แบบจําลองของวงจรขยายสญั ญาณ 68 2.8.2 แหลง่ จา่ ยไฟของวงจรขยายสญั ญาณ 73 2.8.3 การอ่มิ ตวั ของวงจรขยายสญั ญาณ 74 2.9 บทสรปุ 77 คําถามทา้ ยบท 77 เอกสารอา้ งอิง ............................................................................................................................ 78

(5) ................................................................................................................. หน้า แผนบรหิ ารการสอนประจําบทที่ 3 .......................................................................................... 79 บทที่ 3 อปุ กรณอ์ ิเล็กทรอนิกส์แบบพาสซีพ.................................................................................81 3.1 ทฤษฏีที่เกยี่ วข้อง 81 3.2 เสน้ ลวดตวั นาํ 83 3.3 ตวั ตา้ นทาน 89 3.4 ตัวเหนย่ี วนํา 96 3.4.1 การออกแบบตวั เหนยี่ วนําชนั้ เดยี วแกนอากาศ 100 3.4.2 วัสดแุ กนแมเ่ หลก็ 101 3.5 ตวั เก็บประจุ 103 3.5.1 ชนิดของวสั ดุไดอิเล็กตริก 106 3.5.2 ไมโครโฟนกิ ส์ 110 3.5.3 วงจรสมมลู แบบอนุกรมของตวั เก็บประจุ 111 3.5.4 ตัวประกอบกาํ ลังงานและตัวประกอบการสญู เสียความร้อน 114 3.5.5 ตวั ประกอบคณุ ภาพของตัวเก็บประจุ 115 3.6 บทสรุป 116 คาํ ถามทา้ ยบท ........................................................................................................................ 116 เอกสารอา้ งองิ .......................................................................................................................... 116 แผนบริหารการสอนประจําบทท่ี 4.................................................................................................. 119 บทที่ 4 พ้นื ฐานทฤษฏสี ารก่งึ ตวั นําและอปุ กรณแ์ บบร่อยตอ่ .................................................. 121 4.1 บทนํา 121 4.2 พน้ื ฐานเก่ียวกบั อะตอม 121 4.2.1 วงโคจรของอิเล็กตรอน 122 4.2.2 จาํ นวนอเิ ล็กตรอน 128 4.3 แถบพลังงาน 129 4.4 ของแขง็ 131 4.5 สารก่งึ ตัวนาํ 133 4.5.1 สารกง่ึ ตัวนําบริสุทธิ์ 133 4.5.2 การนาํ ไฟฟ้าในตัวนํา 136 4.5.3 การนาํ ไฟฟ้าในสารกึง่ ตวั นาํ บริสทุ ธิ์ 139 4.6 สารก่งึ ตัวนําไมบ่ ริสทุ ธิ์ 142 4.6.1 สารก่งึ ตวั นาํ ชนดิ เอ็น 143

(6) 4.6.2 สารกงึ่ ตวั นําชนิดพี หน้า 4.6.3 ประจพุ าหะสว่ นมากและประจพุ าหะสว่ นน้อย 144 4.6.4 ประจุแบบเคล่อื นทแี่ ละแบบไมเ่ คลอื่ นท่ใี นสารก่ึงตวั นําชนิดเอน็ 145 4.6.5 ความหนาแนน่ ประจแุ ละการนํากระแสในสารก่ึงตัวนําไมบ่ รสิ ทุ ธ์ิ 146 4.6.6 กลไกการเคล่ือนที่ของประจุพาหะในสารกง่ึ ตัวนาํ 147 4.7 รอยต่อพีเอ็น 150 4.8 แถบพลงั งานรอยตอ่ พเี อ็น 151 4.8.1 แถบพลงั งานเน่อื งจากการไบอัสตรงทร่ี อยตอ่ พเี อ็น 155 4.8.2 แถบพลังงานเนื่องจากการไบอสั ยอ้ นกลบั ทรี่ อยต่อพเี อน็ 156 4.9 บทสรปุ 157 คาํ ถามทา้ ยบท 158 เอกสารอ้างองิ 159 แผนบริหารการสอนประจาํ บทท่ี 5 160 บทท่ี 5 ไดโอดและวงจรไดโอด 161 5.1 บทนาํ 163 5.2 แบบจําลองไดโอด 163 5.2.1 แบบจาํ ลองไดโอดอุดมคติ 164 5.2.2 แบบจําลองไดโอดทางปฏิบตั ิ 165 5.2.3 แบบจาํ ลองไดโอดแบบเชงิ เสน้ ยอ่ ย 166 5.3 ความต้านทานในตัวไดโอด 168 5.3.1 ความตา้ นทานไฟฟ้ากระแสตรงหรอื ความต้านทานสถิต 170 5.3.2 ความตา้ นทานไฟฟ้ากระแสสลบั หรือความตา้ นทานพลวัต 170 5.3.3 ความตา้ นทานเฉลีย่ ไฟฟา้ กระแสสลับ 171 5.4 สมการของไดโอด 173 5.4.1 ผลของอณุ หภมู ิท่มี ีผลตอ่ ไดโอด 175 5.4.2 ความสมบัติด้านทางไฟฟา้ กระแสตรง 176 5.5 คุณสมบัตดิ ้านการเปน็ สวิตซข์ องไดโอด 177 5.6 คณุ สมบัตทิ างดา้ นสญั ญาณระดับตา่ํ 178 5.7 วงจรไดโอดไฟฟา้ กระแสตรง 180 5.8 การวเิ คราะห์โดยใชก้ ราฟ 181 182 5.8.1 การวิเคราะหโ์ ดยการใช้กราฟ 183

(7) หนา้ 5.8.2 การวิเคราะหโ์ ดยใชแ้ บบจําลองง่าย.............................................................184 5.9 วงจรเรยี งกระแส 185 5.9.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งลูกคล่ืน 185 5.9.2 วงจรเรยี งกระแสแบบเตม็ ลกู คลน่ื 188 5.9.3 วงจรเรียงกระแสแบบบรดิ จ์ 192 5.9.4 วงจรกรองกระแส 197 5.9.5 วงจรคณู แรงดนั 200 5.9.6 วงจรป้องกันแรงดันเกิน 201 5.10 บทสรุป 201 คําถามท้ายบท 202 เอกสารอ้างอิง 203 แผนบริหารการสอนประจาํ บทท่ี 6 205 บทท่ี 6 ซีเนอรไ์ ดโอดและไดโอดชนดิ อน่ื ๆ 207 6.1 ซเี นอร์ไดโอด 207 6.2 คณุ สมบัติของการพังทลาย 209 6.2.1 การพังทลายแบบซเี นอร์ 210 6.2.2 การพังทลายแบบอวาลานซ์ 211 6.3 วงจรสมมูลของซีเนอรไ์ ดโอด 213 6.3.1 สมั ประสิทธท์ิ างอณุ หภูมิ 216 6.3.2 กําลงั งานสูญเสยี และการลดกาํ ลงั สญู เสียของซเี นอรไ์ ดโอด 218 6.4 วงจรคงค่าแรงดันแบบใช้ซเี นอรไ์ ดโอด 219 6.5 ไดโอดชนิดอื่นๆ 221 6.5.1 ทนั เนลไดโอด 221 6.5.2 ไดโอดเปล่งแสง 223 6.5.3 โฟโตไ้ ดโอด 228 6.5.4 วาแร็คเตอร์ไดโอด 230 6.6 บทสรปุ 232 คําถามทา้ ยบท 233 เอกสารอ้างอิง 234 แผนบริหารการสอนประจําบทที่ 7 205 บทท่ี 7 ทรานซสิ เตอร์แบบสองรอยต่อ 237

(8) ..................................................................................................................หน้า 7.1 บทนาํ ............................................................................................................ 237 7.2 โครงสรา้ งและสัญลักษณข์ องทรานซิสเตอรแ์ บบสองรอยตอ่ 239 7.3 กระแสในทรานซสิ เตอร์แบบสองรอยต่อ 241 7.3.1 การทํางานของทรานซสิ เตอร์ชนิด NPN 241 7.3.2 การทาํ งานของทรานซสิ เตอร์ชนดิ PNP 243 7.4 แบบจําลองทรานซิสเตอร์สาํ หรับสัญญาณขนาดใหญ่ 244 7.4.1 แบบจาํ ลองทรานซิสเตอรส์ าํ หรบั ไฟฟา้ กระแสตรงของ Ebers-Moll 246 7.4.2 แบบจําลองทรานซิสเตอร์สําหรบั ไฟฟ้ากระแสตรงของ Gummel-Poon 247 7.5 กระแสและแรงดันของทรานซสิ เตอร์ 249 7.6 รูปแบบวงจรขยายทรานซิสเตอร์ 252 7.6.1 วงจรขยายแบบเบสรว่ ม 252 7.6.2 วงจรขยายแบบอมิ ิตเตอร์ร่วม 253 7.6.3 วงจรขยายแบบคอลเลก็ เตอรร์ ว่ ม 253 7.7 คณุ สมบตั ิของทรานซีสเตอร์ในทางปฏิบตั ิ 254 7.7.1 แรงดนั สูงสดุ ที่ทนไดห้ รอื แรงดนั พงั ทลาย 256 7.7.2 กาํ ลงั สญู เสยี สูงสดุ 257 7.7.3 ความตา้ นทานความร้อนและการระบายความร้อน 259 7.8 ทรานซสิ เตอรแ์ บบสวิตช์ 262 7.8.1 ทรานซสิ เตอร์สวิตซใ์ นอุดมคติ 262 7.8.2 การทํางานทรานซสิ เตอรส์ วติ ซ์ 264 7.8.3 การเปดิ -ปิดทรานซสิ เตอรใ์ นอุดมคติ 265 7.9 ทรานซิสเตอรส์ นามไฟฟ้า 268 7.10 บทสรุป 270 คาํ ถามทา้ ยบท 271 เอกสารอา้ งองิ 272 แผนบริหารการสอนประจําบทที่ 8 273 บทท่ี 8 การจดั ไบอสั และวงจรไบอัสทรานซสิ เตอร์ 275 8.1 บทนาํ 275 8.2 กราฟแสดงการทาํ งานของทรานซิสเตอร์ 276 8.3 ชว่ งทาํ งานปลอดภยั ของทรานซิสเตอร์ 279

(9) หน้า 8.3.1 การเลอื กจดุ ทํางาน .......................................................................................280 8.3.2 การหาจดุ ทํางานโดยใช้เส้นภาระ ...................................................................282 8.4 การควบคุมกําลงั สูญเสียและการเปลีย่ นแปลงของพารามเิ ตอร์ ......................................285 8.4.1 การความคมุ กาํ ลงั สญู เสยี 285 8.4.2 การควบคมุ พารามเิ ตอร์ของทรานซสิ เตอร์ 285 8.5 วงจรไบอสั ทรานซสิ เตอร์ 286 8.5.1 วงจรไบอัสคงท่ี 286 8.5.2 วงจรไบอัสอมิ ิตเตอร์ 291 8.5.3 วงจรไบอสั แบ่งแรงดัน 295 8.5.4 วงจรไบอัสแรงดันป้อนกลบั 299 8.6 การเพม่ิ เสถยี รภาพใหก้ บั วงจร 302 8.6.1 การใช้เทอรม์ ิสเตอร์ขดเชยผลจากอณุ หภูมิ 303 8.6.2 การใช้ไดโอดชดเชยการเปลย่ี นแปลงผลของการไบอัส 304 8.6.3 การใช้ไดโอดชดเชยการเปลีย่ นแปลงของ VBE 304 8.6.4 การใช้ไดโอดชดเชยการเปล่ยี นแปลงของการะแสรว่ั ไหล ICO 305 8.7 วงจรไบอสั เจเฟต็ 305 8.7.1 คณุ สมบัตแิ ละคา่ พารามเิ ตอร์ 307 8.7.2 การไบอัสเจเฟ็ต 310 8.8 บทสรปุ 315 คําถามท้ายบท 316 เอกสารอ้างอิง 320 แผนบรหิ ารการสอนประจําบทที่ 9 321 บทที่ 9 วงจรขยายทรานซิสเตอร์ 323 9.1 บทนํา 323 9.2 การวเิ คราะหว์ งจรขยาย 324 9.2.1 การวเิ คราะหว์ งจรไฟกระแสตรง 324 9.2.2 การวิเคราะหว์ งจรไฟกระแสสลับ 324 9.3 ตัวแปรของวงจรขยาย 325 9.3.1 อมิ พแี ดนซข์ าเข้า 326 9.3.2 เอาต์พตุ อมิ พีแดนซ์ 327

(10) หน้า 9.3.3 อัตราขยายแรงดัน 327 9.3.4 อัตราขยายกระแส 328 9.4 แบบจําลองของทรานซสิ เตอร์ 329 9.4.1 แบบจําลองไฮบรดิ 329 9.4.2 แบบจาํ ลองแอตมิตแตนซ์ 331 9.4.3 ปรากฏการณ์เออรล์ ียแ์ ละแรงดนั เออรล์ ยี ์ 332 9.5 แบบจําลองแบบทีของทรานซสิ เตอรบ์ ีจที ี 334 9.5.1 แบบจาํ ลองทรานซิสเตอรแ์ บบทหี รอื แบบจาํ ลองตัวต้านทานอิมิตเตอร์ 334 9.5.2 แบบจาํ ลองแบบไฮบริดของทรานซสิ เตอร์บีจที ี 334 9.6 การวิเคราะหว์ งจรไฟกระแสสลบั 336 9.7 วงจรอิมติ เตอร์ร่วมแบบไมม่ ตี วั ต้านทานอมิ ติ เตอร์ 339 9.8 วงจรอมิ ิตเตอรร์ ว่ มแบบมตี วั ตา้ นทานทข่ี าอมิ ติ เตอร์ 343 9.9 วงจรขยายแบบอิมติ เตอร์ร่วมท่จี ัดไบอัสแบบแบง่ แรงดัน 346 9.10 วงจรขยายแบบเบสรว่ ม 349 9.11 วงจรขยายแบบคอลเลก็ เตอรร์ ่วม 353 9.12 บทสรุป 359 คาํ ถามท้ายบท 360 เอกสารอ้างอิง 364 บรรณานกุ รม ............. .. ………………………………………………………………………… 365

(11)  หน้า   5 สารบญั รปู 5 6 รปู ท่ี 1.1 (ก) ยางไม้ในธรรมชาติที่ก่อใหเ้ กดิ อาํ พัน และ (ข) ตวั อย่างก้อนอําพันขนาด 8 เส้นผ่านศนู ย์กลาง 12 เซนติเมตร 9 รูปที่ 1.2 ทาลสี นักปรชั ญาและนกั วิทยาศาสตรผ์ ยู้ ิ่งใหญ่ของชาวกรีก รูปท่ี 1.3 ดร. วิลเลี่ยมกิลเบริ ต์ แพทย์ นักปรชั ญา นกั วทิ ยาศาสตร์ชาวอังกฤษ 12 รปู ที่ 1.4 เบนจามินแฟลงคลนิ ยอดนกั ประดิษฐช์ าวอเมรกิ นั และการทดลอง 13 เกีย่ วกบั ฟา้ แลบ ฟา้ รอ้ ง 13 รูปท่ี 1.5 อเลสซานโครโวลตา นักประดษิ ฐชาวอติ าลีและเคร่ืองกาํ เนิดไฟฟา้ 15 15 โวลตาอิคไพล์ (Voltaic Pile) รูปท่ี 1.6 วิวัฒนาการของวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์ท่เี กิดจากผลงานของเจมสเ์ คลิรก์ แมกซ์เวลล์ 16 รปู ที่ 1.7 นิโคลา เทสลา นกั วทิ ยาศาสตรอ์ เมริกันเชื้อสายฮงั การผี ูค้ ิดค้นระบบ 19 การจ่ายกาํ ลังไฟฟ้าแบบกระแสสลบั รูปท่ี 1.8 โทมสั อลั วา เอดสิ นั นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ 19 รปู ท่ี 1.9 โจเซพ เจ ทอมสัน นกั วทิ ยาศาสตรช์ าวองั กฤษ รูปท่ี 1.10 จอหน์ เอ็มโบสเฟลมมงิ นักประดษิ ฐช์ าวอังกฤษผ้ปู ระดิษฐ์หลอดสญุ ญากาศ 20 21 แบบสองข้วั เมอื่ ปี ค.ศ. 1904 22 รูปที่ 1.11 ลี เดอฟอร์เรส นักประดษิ ฐ์ชาวอเมริกนั ผู้ประดษิ ฐห์ ลอดสญุ ญากาศ 25 แบบสามขวั้ ที่ปรบั ปรงุ จากหลอดสญุ ญากาศของเฟลมมงิ 26 รปู ที่ 1.12 นกั วจิ ยั ของเบลลแ์ ลบ วลิ เลยี ม แบรดฟอร์ดชอ็ คเลย์ จอห์น บาร์ดีนและวอลเตอร์ 28 29 เฮาเซอรแ์ บรตเทนไดร้ ่วมกันประดิษฐ์ทรานซสิ เตอรต์ วั แรกของโลก 30 รูปที่ 1.13 Jack St. Clair Kilbyแหง่ บริษทั เทก็ ซสั อินสตรเู มนต์ และ Robert Noyceแห่ง บรษิ ัทแฟรไ์ ชด์ พฒั นากรรมวธิ กี ารสร้างวงจรรวมเป็นผลสาํ เรจ็ รปู ท่ี 1.14 ภาพตน้ แบบวงจรรวมที่ แจค็ คลิ บยี ์ และ โรเบริ ต์ นอยซ์ พฒั นาขึ้น รูปท่ี 1.15 การทํานายวิวัฒนาการทางฮารด์ แวรค์ อมพิวเตอร์ตามกฎของมวั ร์ รูปท่ี 1.16 คอมพิวเตอรย์ คุ หลอดสญุ ญากาศรุ่นอีนแิ อคของ เจ.พ.ี เอ็คเคริด และจอหน์ มอชลี แห่งมหาวทิ ยาลัยเพนซลิ วาเนยี รูปท่ี 1.17 เครือ่ งใชไ้ ฟฟา้ อิเลก็ ทรอนิกสแ์ บบตา่ งๆ ที่มีจาํ หนา่ ยในปัจจบุ นั รูปท่ี 1.18 ระบบควบคมุ แบบอเิ ลก็ ทรอนกิ สใ์ นโรงงานอุตสาหกรรม รปู ที่ 1.19 การใช้เรดารใ์ นการตรวจจับฝน รปู ท่ี 1.20 ระบบส่งสัญญาณนํารอ่ งการเดินเรือ รปู ท่ี 1.21 เครอ่ื งคอมพิวเตอร์ท่ีมีขนาดเลก็ ลงและประสทิ ธิภาพการทํางานสงู

(12)  หน้า   30 32 รูปท่ี 1.22 เครอ่ื งเอกซเ์ รยค์ อมพวิ เตอรซ์ ง่ึ เป็นอุปกรณอ์ เิ ลก็ ทรอนิกส์ยคุ ใหม่ รปู ที่ 1.23 การทาํ การเกษตรโดยใช้เทคโนโลยที างอิเล็กทรอนิกส์ คอมพวิ เตอรแ์ ละ 33 41 อุปกรณ์สือ่ สารผสมผสานกนั รูปที่ 1.24 ตัวอยา่ งโปรแกรมชว่ ยสอนและออกแบบทางอิเล็กทรอนกิ ส์ 42 รปู ท่ี 2.1 สัญญาณพื้นฐานทางไฟฟ้าแบบไซนซู อยด์ แบบรูปเหล่ียมและแบบฟนั เล่ือย 43 44 เสน้ ผ่านศนู ยก์ ลาง 12 เซนติเมตร 45 รปู ที่ 2.2 สญั ญาณกระแสแบบไซนซู อยด์ในอาณาจกั รเวลา 46 รูปที่ 2.3 สัญญาณรายคาบ 47 รปู ที่ 2.4 สัญญาณตา่ งๆ ทปี่ ระกอบกนั เป็นสัญญาณรายคาบท่ไี ม่ใช่รปู ไซน์ 48 รูปท่ี 2.5 สเปคตรมั สัญญาณความถี่ 1 กิโลเฮิรตซข์ นาดแรงดัน 1.5 โวลต์ 49 รูปท่ี 2.6 สเปคตรัมของแถบสัญญาณ 50 รูปที่ 2.7 สญั ญาณรูปเหล่ียมแบบคล่นื จัตรุ ัสและแบบพลั ส์ 53 รปู ท่ี 2.8 ตวั แปรทส่ี ําคญั ของสัญญาณรูปเหล่ียม 54 รปู ท่ี 2.9 สญั ญาณรูปลาดละส่วนประกอบของสัญญาณกอ่ น 55 รูปท่ี 2.10 สญั ญาณรปู ลาดละสว่ นประกอบของสัญญาณก่อน 56 รปู ที่ 2.11 แรงดัน กระแส และกาํ ลงั งานไฟฟ้าท่ีเปล่ียนแปลงตามเวลา 56 รูปท่ี 2.12 สัญญาณรปู ไซนท์ แี่ ปรตามเวลา 57 รปู ที่ 2.13 ตวั อย่างความสมั พันธร์ ะหว่าง V-I ของอุปกรณอ์ เิ ล็กทรอนกิ ส์ 57 รปู ที่ 2.14 วงจรสมมลู ของเทวนิ ิน 58 รูปท่ี 2.15 วงจรสมมลู สําหรบั การหาค่าแรงดนั เทวนิ ิน v 58 59 Th 60 60 รูปที่ 2.16 วงจรสมมลู สําหรบั การหาค่าความต้านเทวนิ ิน R 61 Th 62 63 รปู ท่ี 2.17 วงจรสมมลู สําหรบั การหาค่าแรงดันเทวินนิ v เมอื่ มีแหลง่ จ่าย Th รปู ที่ 2.18 วงจรสมมลู ของนอร์ตนั รปู ท่ี 2.19 วงจรสมมลู สําหรบั การหาคา่ กระแส i ของนอร์ตนั SC รูปที่ 2.20 ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งวงจรเทวินินและวงจรสมมูลของนอรต์ ัน รูปที่ 2.21 สัญญาณต่อเนือ่ งแบบไซนซู อยด์ รปู ท่ี 2.22 สัญญาณแบบไม่ตอ่ เน่ืองที่เกิดจากการส่มุ สญั ญาณ (Sampling) ท่ตี ่อเน่ือง รปู ที่ 2.23 สญั ญาณดิจทิ ัล รปู ที่ 2.24 บลอ็ กไดอะแกรมของอุปกรณ์แปลงสญั ญาณอนาลอ็ กเป็นดจิ ทิ ัล รปู ที่ 2.25 วงจรแปลงสญั ญาณอนาล็อกเปน็ ดิจิทัลแบบ flash

(13)    หนา้ รูปท่ี 2.26 สัญลกั ษณข์ องวงจรขยายสญั ณาณพน้ื ฐาน 64 รูปท่ี 2.27 กราฟคุณสมบัติความเป็นเชงิ เส้นของวงจรขยาย 64 รปู ท่ี 2.28 วงจรขยายสัญญาณ 66 รูปท่ี 2.29 (ก) แบบจําลองของวงจรขยายแรงดนั และ (ข) แบบจาํ ลองของวงจรขยายแรงดนั 70 ทป่ี ระกอบด้วยอินพุตและโหลด รปู ท่ี 2.30 วงจรขยายแรงดันแบบ 2 ภาค 71 รปู ท่ี 2.30 วงจรขยายพรอ้ มแหล่งจ่ายไฟตรง 73 รปู ที่ 2.32 วงจรขยายพรอ้ มแหล่งจา่ ยไฟตรงในรูปสัญลกั ษณ์ และ 74 รปู ที่ 2.33 ชว่ งสญั ญาณอินพตุ และเอาต์พตุ ของวงจรขยายที่ไม่ทาํ ให้เกดิ ความผดิ เพี้ยน 75 รปู ที่ 2.34 ชว่ งสัญญาณอินพตุ ทท่ี าํ เหมาะสมและใหญ่เกดิ ไปทท่ี าํ ใหส้ ญั ญาณเอาต์พตุ ถูกขลบิ 75 รปู ที่ 2.35 การปรบั ระดับจดุ ก่งึ กลาง (จดุ ไบอสั ) ในการแกว่งของสญั ญาณในกรณี 78 ท่ใี ช้แหลง่ จ่ายไฟตรงขวั้ เดียวเพ่ือหลกี เล่ียงการถูกขลิบของสญั ญาณเอาตพ์ ตุ รปู ท่ี 3.1 ผลตอบสนองความถขี่ องโครงข่ายไฟฟา้ แบบพาสซีพ 81 รปู ที่ 3.2 การใช้งานอปุ กรณ์พาสซพี ในวงจรอิเลก็ ทรอนิกส์สือ่ สาร 83 รปู ที่ 3.3 ลวดตัวนาํ และวงจรสมมลู ท่คี วามถส่ี ูง 86 รูปที่ 3.4 (ก) พื้นทก่ี ารไหลของกระแสความถ่ีสงู และ (ข) อมิ พีแดนซส์ ่วนจรงิ 89 และส่วนจินตภาพของลวดตัวนาํ รูปท่ี 3.5 (ก) ตวั ต้านทานในอดุ มคตแิ ละ (ข) กระแสทีไ่ หลผ่านและแรงดันท่ีตกครอ่ ม 90 ตวั ต้านทานซึ่งมีมุมเฟสตรงกนั รูปที่ 3.6 แผนผงั ชนิดของตัวต้านทาน 91 รูปที่ 3.7 โครงสรา้ งของตัวต้านทานแบบมขี า 92 รปู ที่ 3.8 ตวั ต้านทานแบบมีขาชนดิ ตา่ งๆ 93 รปู ที่ 3.9 ตัวต้านทานแบบ SMT 94 รูปท่ี 3.10 ตัวต้านทานในอดุ มคตแิ ละแบบรวมตวั แปรแอบแฝง 95 รูปที่ 3.11 อมิ พีแดนซ์ของตวั ตา้ นทานท่แี ปรตามความถ่ี 95 รูปท่ี 3.12 (ก) ตวั เหนยี่ วนาํ ในอดุ มคตแิ ละ (ข) มุมเฟสของกระแสท่ีตามมมุ เฟส 97 ของแรงดัน 90 องศา รปู ท่ี 3.13 (ก) ตวั เหนย่ี วนาํ ในอุดมคตแิ ละแบบมีตวั แปรแอบแฝงและ (ข) ตวั เหนยี่ วนาํ แบบชิพ 98 รปู ที่ 3.14 อมิ พแี ดนซ์ของตัวเหนยี่ วนําที่แปรตามความถ่ี 98 รูปที่ 3.15 ตัวเหน่ยี วนําช้ันเดียวแบบแกนอากาศ 98 รูปท่ี 3.16 ตวั เหนย่ี วนําบนแกนวสั ดุแมเ่ หลก็ แบบต่างๆ 101 รูปที่ 3.17 แกนแม่เหล็กและแกนเฟอรไ์ รตแ์ บบต่างๆ 102

(14)    หนา้ รปู ท่ี 3.18 (ก) โครงสร้างของตัวเกบ็ ประจแุ บบแผน่ ขนาดและ (ข) สญั ลกั ษณข์ องตวั เก็บประจุ 103 รูปท่ี 3.19 (ก) ตวั เกบ็ ประจุในอดุ มคติและ (ข) มุมเฟสของกระแสจะนํามุมของแรงดัน 104 ทตี่ กครอ่ มตวั เกบ็ ประจุ 90 องศา รปู ที่ 3.20 แผนผังชนดิ ของตัวเกบ็ ประจุ 106 รปู ท่ี 3.21 สัมประสิทธ์ิอณุ หภมู ิของวัสดุไดอเิ ลก็ ตรกิ ชนิด (ก) NPO และ (ข) X5R 110 รูปที่ 3.22 ตวั ตา้ นทานและวงจรสมมูลความถสี่ งู ทร่ี วมตวั แปรแอบแฝง 110 รูปท่ี 3.23 อมิ พแี ดนซข์ องตัวเกบ็ ประจทุ แี่ ปรตามความถี่ 111 รูปท่ี 3.24 การเกดิ โพลาร์ไรเซช่นั แบบเกิดไดโพลและแบบแยกประจุ 112 รูปที่ 3.25 (ก) วงจรสมมูลของตัวเก็บประจทุ ร่ี วมการสญู เสียแบบต่างๆ และ (ข) วงจรสมมูลของ 112 ตวั เกบ็ ประจแุ บบรวม ESR และ ESL รปู ท่ี 3.26 การสูญเสียความรอ้ นแบบต่างๆทีแ่ ปรตามความถี่ 113 รปู ที่ 3.27 อมิ พแี ดนซ์และ ESR ESL ของตัวเก็บประจุทจ่ี าํ ลองด้วย PSPICE KEMET 114 รปู ท่ี 3.28 มมุ ของการสูญเสยี มุมเฟสจริงของตวั เก็บประจุ 115 รูปท่ี 3.29 ภาพประกอบคําถามท่ี 3.7 116 รปู ที่ 4.1แบบจาํ ลองอะตอมของบอร์ 122 รปู ที่ 4.2 วงโคจรหรอื ชน้ั พลังงานของอิเล็กตรอนรอบอะตอม 123 รูปท่ี 4.3 อะตอมของโบรอนและซลิ ิกอนซงึ่ มีอิเล็กตรอนทร่ี ายลอ้ มนิวเคลียสอยูใ่ นจาํ นวนท่ี 126 รูปที่ 4.4 ระดับพลงั งานทส่ี มั พันธ์กับขนาดของพลังงาน 126 รปู ที่ 4.5 การบรรจอุ เิ ล็กตรอนลงในระดบั พลังงานของอะตอมซิลกิ อน 127 รปู ที่ 4.6 การบรรจุอิเล็กตรอนลงในช้ันพลงั งานของธาตุชนิดต่างๆ 127 รปู ที่ 4.7 การบรรจอุ ิเลก็ ตรอนลงในชั้นพลงั งานของธาตุชนดิ ต่างๆ 129 รูปที่ 4.8 การบรรจอุ ิเลก็ ตรอนลงในชัน้ พลังงานของธาตุชนิดตา่ งๆ 130 รปู ที่ 4.9 แถบพลงั งานและชอ่ งว่างพลังงาน (Eg) มหี นว่ ยเปน็ อิเลก็ ตรอนโวลต์ (eV) 131 รปู ที่ 4.10 การแบ่งชนดิ ของชนิดขอองของแข็งตามรูปร่างผลกึ 131 รูปท่ี 4.11 การแบ่งชนดิ ของวสั ดุเป็นตวั นํา สารกงึ่ ตัวนําและฉนวนตามคา่ สภาพความนําไฟฟ้า 132 รูปที่ 4.12 เปรียบเทียบแถบพลังงานในฉนวน สารกง่ึ ตวั นําและโลหะ 133 รปู ที่ 4.13 โครงสรา้ งผลึกของซลิ ิกอน 134 รูปที่ 4.14 การใช้อิเล็กตรอนวงนอกสุดรว่ มกันเพอ่ื ใหค้ รบ 8 ตวั ของอะตอมซลิ กิ อน 134 และเจอรม์ าเนียม รูปที่ 4.15 (ก) อะตอมของซิลกิ อนทปี่ ระกอบไปด้วยนิวเคลยี สทม่ี ีโปรตอน 14 และอิเล็กตรอน 14 ตวั อยรู่ ายรอบและ (ข) อะตอมแบบนวิ เคลยี สเสมือน (effective nucleus) ทปี่ ระกอบไป ดว้ ยประจรุ วม+4q และอเิ ลก็ ตรอนวาเลนซ์อกี 4 ตัว 135

(15)    หน้า รปู ท่ี 4.16โครงสรา้ งผลกึ ซลิ กิ อนที่อุณหภูมิ (ข) ที่อุณหภูมิมากกวา่ ศูนย์องศาเคลวนิ 135 รูปท่ี 4.17 แถบพลงั งานของซลิ กิ อนท่อี ุณหภูมิ 136 รูปท่ี 4.18 แถบพลงั งานของซิลิกอนท่ีอุณหภูมิ 136 รปู ที่ 4.19 การเคล่อื นท่ีของอเิ ล็กตรอนอิสระภายใตส้ นามไฟฟา้ 137 รปู ที่ 4.20 หลกั การหาคา่ ความต้านทานจําเพาะของสสาร 138 รูปท่ี 4.22 การไหลของกระแสในสารกึ่งตวั นํา 141 รปู ท่ี 4.23 (ก) การใช้อเิ ล็กตรอนวงนอกร่วมกนั ระหวา่ ง Si กบั Sbในสารกง่ึ ตัวนาํ ชนิดเอ็นและ 143 (ข) แถบพลังงานของสารก่งึ ตวั นาํ ชนิดเอ็น รูปที่ 4.24 ลกั ษณะการจับตัวกันของอเิ ลก็ ตรอนวงโคจรนอกสดุ ระหวา่ งซิลิกอนและโบรอน 145 ในสารก่ึงตวั นําชนิดพี รูปที่ 4.25 ประจุพาหะสว่ นมากและส่วนนอ้ ยในสารกงึ่ ตวั นํา (ก) ชนิดพี และ (ข) ชนดิ เอ็น 146 รูปที่ 4.26 ไอออนของอะตอมผู้ให้ (ประจแุ บบอยู่น่ิง) และอิเล็กตรอน (ประจุแบบเคลอ่ื นท่ี) 146 ในสารกึง่ ตัวนําขนิดเอน็ รปู ที่ 4.27 ไอออนของอะตอมผรู้ ับ (ประจุแบบอยู่น่งิ ) และโฮล (ประจุแบบเคล่อื นท่ี) 147 ในสารกง่ึ ตัวนาํ ชนิดพี รูปที่ 4.28 ไอออนของอะตอมผู้รับ (ประจุแบบอยนู่ ่ิง) และโฮล (ประจุแบบเคล่อื นท่ี) 150 ในสารก่งึ ตวั นําขนดิ พี รปู ท่ี 4.29 ไอออนของอะตอมผรู้ ับ (ประจแุ บบอยู่น่งิ ) และโฮล (ประจุแบบเคลอื่ นที่) 151 ในสารกึง่ ตวั นําขนิดพี รปู ท่ี 4.30 การเคลื่อนที่ขา้ มรอยตอ่ ของโฮลและอิเล็กตรอนบริเวณรอยตอ่ 151 รปู ท่ี 4.31 การเกิดบริเวณปลอดพาหะบรเิ วณรอยต่อพเี อ็น 152 รปู ที่ 4.32 (ก) การแพรข่ องอเิ ลก็ ตรอนและโฮลข้ามรอยต่อ และ 153 (ข) การเกิดสนามไฟฟ้าบรเิ วณปลอดประจุพาหะ รปู ท่ี 4.33 กระแสเน่อื งจากการแพร่และเนอ่ื งจากสนามไฟฟา้ ภายในทเี่ คลื่อนทีข่ า้ มรอยตอ่ พเี อน็ 154 รปู ท่ี 4.34แถบพลังงานของรอยตอ่ พเี อ็นในชว่ งเร่ิมต้น 155 รูปท่ี 4.35 แถบพลังงานของรอยตอ่ พเี อน็ เมื่อเข้าส่สู ภาวะสมดลุ 156 รปู ที่ 4.36 แถบพลงั งานของรอยตอ่ พเี อน็ เมื่อเข้าสสู่ ภาวะสมดลุ 157 รปู ท่ี 4.37 แถบพลังงานของรอยตอ่ พเี อน็ เมอื่ เขา้ ส่สู ภาวะสมดุล 158 รูปท่ี 5.1 ไดโอดทบี่ รรจใุ นตวั ถงั แบบตา่ งๆ 163 รูปที่ 5.2 สญั ลกั ษณ์และโครงสร้างอย่างง่ายของไดโอด 164 รูปท่ี 5.3 (ก) กราฟคณุ ลกั ษณะแรงดันและกระแสของไดโอดอุดมคติ และ (ข) สวติ ช์ปิดวงจร 165 แทนไดโอดเมื่อไดร้ ับแรงดนั ไบแอสตรงและสวติ ชเ์ ปดิ วงจรเมอื่ ไดร้ ับแรงดนั ไบแอสกลบั

(16)    หน้า รปู ที่ 5.4 (ก) วงจรไดโอดแบบไบแอสตรงและ (ข) วงจรไดโอดแบบไบอัสกลบั 165 รูปที่ 5.5 (ก) กราฟคณุ ลกั ษณะแรงดันกระแสของแบบจําลองไดโอซลิ กิ อน และ (ข) แบบจําลอง 166 ไดโอดในทางปฏิบตั ิอยา่ งง่าย รปู ท่ี 5.6 กราฟคุณลักษณะและแบบจําลองไดโอดแบบเส้นตรงยอ่ ย 168 รูปท่ี 5.7 กราฟคณุ สมบัตขิ องไดโอดในทางปฏบิ ัติ 170 รูปท่ี 5.8 กราฟคุณสมบัตขิ องไดโอดในช่วงการเปลยี่ นแปลงของสัญญาณแคบๆ 172 รปู ที่ 5.10 กราฟคณุ สมบัตขิ องไดโอดในช่วงการเปลย่ี นแปลงของสัญญาณกวา้ ง 174 รูปที่ 5.11 กราฟคุณลักษณะแรงดัน-กระแสของไดโอดแบบรอยต่อพเี อ็น 176 ทีเ่ ปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ รปู ท่ี 5.12 สญั ลกั ษณ์ของไดโอดและตวั แปรทางไฟฟา้ 177 รปู ท่ี 5.13 สัญลกั ษณข์ องไดโอดและตวั แปรทางไฟฟา้ 179 รปู ที่ 5.14 สัญลักษณข์ องไดโอดและตัวแปรทางไฟฟา้ 180 รปู ที่ 5.15 (ก) กราฟแสดงการเปลีย่ นแปลงขนาดสญั ญาณขนาดเล็ก และ (ข) แบบจาํ ลองสญั ญาณขนาดเล็กของไดโอด 181 รปู ท่ี 5.16 วงจรไบอสั ไดโอดอย่างง่าย 181 รูปที่ 5.17 การพล็อตกราฟเพื่อหาจุดตัดกราฟกระแสไดโอดกับกราฟเส้นโหลดสาํ หรบั การหา 182 จดุ ทาํ งานของวงจรไดโอด รูปท่ี 5.18 บลอ็ กไดอะแกรมของแหล่งจ่ายไฟกระแส (DC power supply) 186 รูปที่ 5.19 วงจรเรยี งกระแสแบบครึ่งลกู คลน่ื (Half – Wave Rectifier) 186 รปู ท่ี 5.20 (ก) วงจรเรียงกระแสแบบครงึ่ ลกู คลนื่ ท่ีแทนทไ่ี ดโอดด้วยแบบจาํ ลองแบบเสน้ ตรงย่อย และ (ข) สญั ญาณแรงดนั ขดลวดทตุ ิยภูมิเทียบกับแรงดนั เอาตพ์ ตุ แรงดันของวงจร 186 รปู ท่ี 5.21 ภาพประกอบตัวอย่างที่ 5.6 187 รปู ที่ 5.22 วงจรเรยี งกระแสแบบเตม็ ลกู คลนื่ (Full – Wave - Rectifier) 188 รปู ท่ี 5.23 ไดโอดจะนํากระแสเม่อื แรงดันทเี่ ขา้ มาทีข่ ดลวดปฐมภมู ิเปน็ ซีกบวก 189 รปู ที่ 5.24 ไดโอดจะนาํ กระแสเมอ่ื แรงดันทเ่ี ข้ามาทขี่ ดลวดปฐมภมู เิ ปน็ ซีกลบ 189 รปู ท่ี 5.25 สัญญาณแรงดันขดลวดทตุ ยิ ภูมิเทยี บกบั แรงดันเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแส แบบเต็มลกู คลื่น 190 รปู ท่ี 5.26 วงจรทําสญั ญาณไฟตรงแบบเต็มลูกคล่ืนท่ใี ชห้ ม้อแปลงแบบแท็บกลาง 190 รปู ท่ี 5.27 วงจรเรยี งกระแสแบบบรดิ จ์แบบเอาต์พตุ เดียวและสญั ญาณแรงดันอินพตุ /เอาตพ์ ตุ 192 รปู ที่ 5.28 เมอ่ื สญั ญาณซีกบวกเขา้ มาทีข่ ดลวดปฐมภูมิจดุ ทาํ ให้ทิศทางการไหลของกระแส 193 ไหลจากจดุ a ไปยงั จดุ d

(17)    หน้า รูปท่ี 5.29 เมอ่ื สัญญาณซีกลบเข้ามาทิศทางการไหลของกระแสจะไหลจากจุด d ไปยงั จุด a 193 รูปที่ 5.30 สญั ญาณอินพุตและเอาต์พุตของวงจรเรยี งกระแสแบบบรดิ จเ์ มอื่ ไดโอดสลับกนั นาํ กระแสทีละคู่ 194 รปู ที่ 5.31 วงจรเรียงกระแสแบบบรดิ จ์ (Bridge Rectifier) ท่ใี หเ้ อาต์พุตพตุ บวก / ลบ 194 รูปที่ 5.32 วงจรเรียงกระแสแบบบรดิ จท์ ใ่ี หเ้ อาตพ์ ุตบวก/ลบ โดยแรงดนั V1, V2 เป็นแรงดันอินพุต ของไดโอดสว่ นแรงดัน และ คอื แรงดันทตี่ กครอ่ มโหลด 195 รูปท่ี 5.33 วงจรทําสญั ญาณไฟตรงแบบเต็มลูกคล่นื ท่ใี ชห้ ม้อแปลงแบบแทบ็ กลาง 196 รปู ที่ 5.34 วงจรกรองและสญั ญาณของวงจรเรยี งกระแสแบบครง่ึ คลน่ื 197 รปู ท่ี 5.35 วงจรทวคี ูณแรงดนั (ก) 2 เท่า และ (ข) 3 เทา่ 199 รูปท่ี 5.36 วงจรป้องกันแรงดันเกนิ ดา้ นบวกแบบไม่ไบอัส 200 รปู ที่ 5.37 วงจรปอ้ งกนั แรงดันเกนิ ด้านบวกแบบไบอสั ดว้ ยแรงดนั 201 รูปที่ 5.38 ภาพประกอบคาํ ถามที่ 5.10 203 รปู ท่ี 5.39 ภาพประกอบคาํ ถามท่ี 5.10 203 รูปท่ี 6.1สัญลกั ษณ์ของซเี นอร์ไดโอด 207 รปู ท่ี 6.2เสน้ โคง้ KM (KM curve) ของซเี นอร์ไดโอด 208 รปู ที่ 6.3ตัวแปรทส่ี าํ คญั และกราฟคณุ ลักษณะของซีเนอร์ไดโอดเมอื่ ได้รับไบอสั กลบั 209 รปู ท่ี 6.4ตัวแปรทีม่ ักจะให้ไวใ้ นดาต้าชีตของบรษิ ทั ผ้ผู ลิตโดยทว่ั ไป 210 รูปท่ี 6.5 อิเลก็ ตรอนในแถบวาเลนซท์ ี่เคลือ่ นที่ทะลผุ ่านแถบหวงหา้ มข้ามไปยังแถบความนํา ภายใตป้ รากฏการณ์พังทลายแบบซีเนอร์ 211 รูปท่ี 6.6 รอยต่อพีเอ็นภายใต้ปรากฏการณ์พงั ทลายแบบอวาลานซ์ 212 รูปที่ 6.7คุณลกั ษณะการพงั ทลายโดยประมาณของซเี นอรไ์ ดโอด 213 รปู ที่ 6.8 แบบจําลองซีเนอรไ์ ดโอด 213 รปู ที่ 6.9 กราฟคณุ ลกั ษณะแรงดนั -กระแสของซีเนอร์ไดโอด 214 รูปที่ 6.10 ภาพประกอบตัวอย่างที่ 6.1 215 รปู ที่ 6.11 คุณสมบตั ิทางไฟฟ้าและค่าพิกัดสูงสุดของซเี นอรไ์ ดโอเบอร์ 1N47XX 216 รูปที่ 6.12 คุณสมบตั ทิ างไฟฟ้าและคา่ พิกัดสูงสดุ ของซเี นอรไ์ ดโอเบอร์ 1N52XX 217 รูปท่ี 6.13 ตวั อยา่ งค่ากําลงั งานสญู เสียของซีเนอร์ไดโอด 218 รูปท่ี 6.14 วงจรคงค่าแรงดนั แบบซเี นอร์ไดโอดทีม่ คี ่าแรงดันอินพุตคงท่ี 219 รปู ท่ี 6.15 วงจรคงค่าแรงดนั แบบซเี นอรไ์ ดโอดทมี่ ีค่าแรงดันอนิ พุตคงท่ี 220 รปู ท่ี 6.16 (ก) สญั ลักษณ์ของทนั เนลไดโอดและ (ข) ทนั เนลไดโอดในตัวถงั แบบ DO-17 221 รปู ที่ 6.17 กราฟคุณลักษณะ V-I ของทันเนลไดโอด 221 รปู ที่ 6.18 วงจรสมมลู ของทนั เนลไดโอด 223

(18)    หน้า รูปที่ 6.19 (ก) สญั ลกั ษณแ์ ละ (ข) โครงสรา้ งของไดโอดเปล่งแสง (LED) 224 รูปที่ 6.20 โครงสร้างของแอลอดี ี 225 รปู ท่ี 6.21 ตวั แปรทางไฟฟา้ ของไดโอดเปล่งแสงสตี ่างๆ 226 รปู ท่ี 6.22 แอลอีดแี บบเจด็ ส่วน (7-segments diode) ท่ีใช้งานการแสดงผล 227 รูปท่ี 6.23 แอลอีดแี บบเจ็ดส่วน (7-segments diode) แบบอาโนดและคาโธดรว่ ม 227 รปู ท่ี 6.24 หลกั การทํางานพนื้ ฐานวงจรและสัญลกั ษณ์ของโฟโต้ไดโอด 228 รูปที่ 6.25 ความสัมพันธ์ของกระแสกบั ความเข้มของแสง 228 รปู ท่ี 6.26 ความสมั พันธข์ องกระแสกับความเข้มของแสง 229 รปู ที่ 6.27 แสดงสัญลกั ษณ์ และการไบอัสใช้งาน 230 รูปท่ี 6.28 (ก) สมการและตวั แปรของค่าคาปาซแิ ตนซท์ ร่ี อยต่อของไดโอดและ 230 (ข) คา่ คาปาซแิ ตนซ์รอยตอ่ ท่ีแปรผกผันตามแรงดนั ไบอสั ยอ้ นกลับ ของวารแิ คบตระกลู 950 รปู ท่ี 6.29 การประยุกต์ใชว้ าริแคบเป็นวงจรกรองความถ่แี ถบผา่ นแบบปรบั จูนความถก่ี ลางได้ 231 รปู ที่ 6.30 การประยุกต์ใชว้ าริแคบเปน็ วงจรกรองความถ่แี ถบผา่ นแบบปรบั จนู ความถก่ี ลางได้ 232 รูปท่ี 6.31 วงจรออสซลิ เลเตอรแ์ บบปรับจูนความถ่ดี ว้ ยแรงดันไบอัสย้อนกลับ 232 ท่ปี อ้ นให้แก่วาริแคบ รปู ท่ี 7.1 ทรานซสิ เตอรใ์ นตวั ถงั แบบตา่ งๆ 237 รปู ที่ 7.2 แบบจาํ ลองแบบเชิงเสน้ ของทรานซิสเตอร์ในรปู แบบวงจรขยายกระแสหรอื แรงดนั 238 ท่ถี ูกควบคุมดว้ ยกระแสหรอื แรงดนั รปู ท่ี 7.3 แบบจาํ ลองในอดุ มคตขิ องสวิตช์ทรานซสิ เตอร์ทถี่ กู ควบคุมด้วยกระแสหรอื แรงดัน 238 รูปท่ี 7.4 โครงสรา้ งของทรานซิสเตอร์แบบสองรอยต่อชนิด npn 239 รปู ที่ 7.5 โครงสร้างของทรานซิสเตอร์แบบสองรอยต่อชนิด npn 240 รูปท่ี 7.6 โครงสร้างของทรานซิสเตอร์แบบสองรอยตอ่ ชนิด pnp 240 รูปที่ 7.7 (ก) สญั ลักษณ์ของทรานซิสเตอร์ NPN และ (ข) ทรานซสิ เตอรช์ นิด PNP 240 รูปที่ 7.8 การทาํ งานของทรานซิสเตอรช์ นิด NPN 241 รูปท่ี 7.9 การทํางานของทรานซิสเตอรช์ นิด NPN 242 รูปที่ 7.10 การทาํ งานของทรานซิสเตอร์ชนดิ PNP 243 รปู ท่ี 7.11 การทํางานของทรานซสิ เตอรช์ นดิ NPN 244 รูปที่ 7.12 แบบจําลองสญั ญาณขนาดใหญข่ องทรานซสิ เตอร์ในบริเวณพื้นทไี่ วงาน 245 รปู ท่ี 7.13 แบบจาํ ลองสญั ญาณขนาดใหญข่ องทรานซสิ เตอรใ์ นบริเวณพน้ื ทอ่ี ่ิมตวั 245 รูปที่ 7.14 แบบจําลองสญั ญาณขนาดใหญข่ องทรานซสิ เตอร์ในบรเิ วณคตั ออฟ 245 รปู ที่ 7.15 แบบจาํ ลองทรานซิสเตอร์สาํ หรบั ไฟกระแสตรงของ Ebers-Moll 246

(19)    หนา้ รปู ท่ี 7.16 แบบจําลอง Gummel-Poon สาํ หรบั ไฟกระแสตรง 247 รปู ที่ 7.17 คณุ ลักษณะทางเอาตพ์ ุตของวงจรแบบอมิ ิตเตอรร์ ่วมใน 4ควอดแดรนต์ 248 รปู ท่ี 7.18 คณุ ลักษณะทางเอาต์พุตของวงจรขยายแบบอิมติ เตอรร์ ว่ ม 249 รูปที่ 7.19 ความสัมพนั ธ์ของกระแสทข่ี าเบส คอลเล็กเตอรแ์ ละอมิ ิตเตอร์ของทรานซสิ เตอร์ 250 รูปที่ 7.20 แรงดนั ระหว่างขาตา่ งๆ ของทรานซิสเตอร์แบบบเี จที 250 รูปที่ 7.21 โครงสรา้ งวงจรทรานซิสเตอร์แบบ (ก) เบสรว่ ม (ข) อิมติ เตอรร์ ่วม 252 และ (ค) คอลเลก็ เตอรร์ ว่ ม รูปที่ 7.22 วงจรขยายแบบเบสร่วม 253 รูปท่ี 7.23 วงจรขยายแบบอมิ ิตเตอร์รว่ ม 253 รปู ที่ 7.24 วงจรขยายแบบคอลเลก็ เตอร์รว่ ม 254 รูปที่ 7.25 ตัวอยา่ งคา่ พิกดั ต่างๆ ในดาต้าชีตทรานซสิ เตอรข์ องบริษัทแฟรไ์ ชลด์ 255 รูปที่ 7.26 วงจรขยายแบบคอลเลก็ เตอร์รว่ ม 258 รปู ท่ี 7.27 การลดลงของกําลงั งานสญู เสยี (Power Derating : DF) ของทรานซสิ เตอร์ TIP31 259 รูปท่ี 7.28 วงจรทางความร้อน (Thermal circuit) 260 รูปท่ี 7.29 วงจรทางความร้อน (Thermal circuit) 260 รูปท่ี 7.30 การทํางานเปน็ สวติ ช์ในทางอุดมคติของทรานซิสเตอร์ 263 รปู ท่ี 7.31ความสัมพนั ธ์ระหว่างกระแสและแรงดนั ในทางปฏิบัตขิ องวงจรทรานซสิ เตอร์ 265 แบบอิมิตเตอร์รว่ ม รปู ท่ี 7.32 การทํางานของวงจรทรานซสิ เตอร์สวิตชใ์ นทางอดุ มคติ 266 รปู ที่ 7.33 การทาํ งานของวงจรทรานซสิ เตอรส์ วติ ช์ในทางอุดม 267 รูปที่ 7.34 โครงสร้างอยา่ งง่ายของทรานซสิ เตอรแ์ บบเจเฟ็ต 269 รปู ท่ี 7.35 สัญลักษณข์ องเจเฟ็ต 270 หน้า รูปท่ี 8.1 แรงดนั VBE ของทรานซสิ เตอรแ์ บบสองรอยต่อทแ่ี ปรผนั ตามอุณหภูมิ 276 รูปที่ 8.2 ยา่ นการทาํ งานตา่ งๆ และจุดทาํ งานของทรานซสิ เตอร์ 277 รปู ท่ี 8.3 รปู แบบวงจรสําหรับการหาคา่ ความสมั พันธ์ตา่ งๆ ของวงจรแบบอิมิตเตอรร์ ่วม 278 รูปท่ี 8.4 จุดทาํ งานหรือจดุ คิวบนเสน้ โหลดของทรานซสิ เตอร์ 279 รปู ที่ 8.5 จุดทาํ งานท่แี ตกตา่ งกนั และพ้นื ทขี่ ีดจํากัดการทํางานของทรานซิสเตอร์ 280 รูปที่ 8.6 จุดทาํ งานทแ่ี ตกตา่ งกนั และพนื้ ทขี่ ดี จาํ กัดการทาํ งานของทรานซิสเตอร์ 281 รปู ท่ี 8.7 วงจรและกราฟคณุ ลกั ษณะทางเอาต์พตุ ท่ีใชใ้ นการหาจุดทาํ งาน 282 รูปที่ 8.8 กราฟเส้นภาระไฟกระแสตรงและจุดทํางาน (Q) 283 รูปท่ี 8.9 วงจรและกราฟทใ่ี ชใ้ นการคาํ นวณหาจุดทํางาน 284

(20)  หน้า   287 288 รูปที่ 8.10 วงจรไบแอสแบบคงท่ี 289 รปู ท่ี 8.11 บรเิ วณอม่ิ ตวั (ก) ในทางปฏบิ ัติ (ข) โดยประมาณ รูปท่ี 8.12 (ก) การเคลือ่ นทข่ี องจดุ คิวเม่ือมกี ารเพ่มิ ค่ากระแสเบส IB (ข) ผลของการเพิ่มคา่ 289 ตวั ตา้ นทาน RC ตอ่ เส้นภาระไฟกะแสตรงและจดุ ทาํ งาน 290 รปู ที่ 8.13 ผลกระทบของการเปลยี่ นแปลงค่าแรงดนั แหลง่ จ่ายไฟเลีย้ ง VCC 291 292 ทีม่ ีตอ่ เส้นภาระไฟกระแสตรงและจดุ ทาํ งาน 294 รปู ท่ี 8.14 วงจรไบแอสแบบคงท่ี 296 รปู ที่ 8.15 วงจรอิมิตเตอรไ์ บแอส รูปท่ี 8. 16 วงรอบแรงดนั ตามกฎแรงดนั ของเคอร์ชอฟฟ์ทางด้านเอาต์พุตของวงจร 297 รปู ท่ี 8.17 (ก) วงจรไบแอสคงทแี่ บบไม่มี RE และ (ข) วงจรไบแอสคงทแี่ บบมี RE 298 รปู ท่ี 8.18 (ก) การจดั วงจรเพอื่ สรา้ งวงจรสมมูลเทวนิ นิ และ (ข) วงจรสมมูลเทวนิ ิน 299 302 ทางด้านอนิ พุต 303 รปู ท่ี 8.19 วงจรไบแอสแบบแบ่งแรงดนั รปู ท่ี 8.20 วงจรสําหรับตวั อยา่ งที่ 8.2 304 รปู ที่ 8.21 วงจรไบแอสแบบปอ้ นกลับแรงดัน 304 รูปที่ 8.22 วงจรไบแอสแบบแรงดนั ปอ้ นกลับ 305 รปู ที่ 8.23 (ก) การใชเ้ ทอรม์ ิสเตอร์ชดเชยการเปลีย่ นแปลงอุณหภูมแิ ละ 306 306 (ข) การใช้เทอร์มิสเตอร์ชดเชยกระแส 307 รูปที่ 8.24 การใชไ้ ดโอดชดเชยผลของการไบแอส 307 รปู ที่ 8.25 การใชไ้ ดโอดชดเชยการเปล่ียนแปลงแรงดัน VBE 308 รปู ที่ 8.26 การใช้ไดโอดชดเชยกระแสร่วั ไหลระหว่างคอลเลก็ เตอร์-เบส 308 รูปที่ 8.27 กระแสและแรงดันของทรานซสิ เตอรแ์ บบบีเจทแี ละเจเฟต็ 309 รูปที่ 8.28 โครงสร้างอย่างง่ายและขาของเจเฟ็ต 310 รปู ท่ี 8.29 รปู แบบของวงจรไบแอสเจเฟต็ 311 รูปที่ 8.30 ความกว้างของแชแนลทแี่ ปรตามแรงดัน VGS 312 รปู ท่ี 8.31 กราฟคณุ ลกั ษณะและแรงดนั พนิ ชอ์ อฟของเจเฟ็ต 314 รูปที่ 8.32 กราฟคุณลักษณะแรงดนั -กระแสของเจเฟ็ต รูปท่ี 8.33 คุณสมบัตกิ ารถา่ ยโอนของเจเฟ็ตชนดิ เอน็ แชนแนล รปู ท่ี 8.34 วงจรไบแอสตวั เอง รูปท่ี 8.35 คุณสมบัตกิ ารถา่ ยโอนของเจเฟต็ ชนดิ เอน็ แชนแนล รปู ท่ี 8.36 รปู วงจรสําหรบั ตัวอยา่ งท่ี 8.2 รปู ท่ี 8.37 คณุ สมบตั กิ ารถา่ ยโอนของเจเฟทชนิดเอน็ แชนแนล

(21)    หน้า รปู ที่ 8.38 ภาพประกอบตัวอยา่ งท่ี 8.2 314 รปู ท่ี 8.39 ภาพประกอบคาํ ถามท้ายบทที่ 8.1 316 รปู ที่ 8.40 ภาพประกอบคาํ ถามทา้ ยบทท่ี 8.2 316 รปู ท่ี 8.41 ภาพประกอบคําถามทา้ ยบทท่ี 8.3 317 รปู ท่ี 8.42 ภาพประกอบคําถามทา้ ยบทท่ี 8.4 317 รูปท่ี 8.43 ภาพประกอบคาํ ถามทา้ ยบทท่ี 8.5 318 รูปที่ 8.44 ภาพประกอบคาํ ถามทา้ ยบทที่ 8.6 318 รปู ท่ี 8.45 ภาพประกอบคําถามทา้ ยบทที่ 8.7 319 รปู ที่ 8.46 ภาพประกอบคาํ ถามทา้ ยบทท่ี 8.8 319 รปู ท่ี 9.1 เปรยี บเทียบความสมั พันธร์ ะหวา่ งแรงดนั กระแสแบบฟังก์ชันเอกซ์โพเน็นเชย่ี ล 323 และแบบฟงั ก์ชันยกกาํ ลังสอง รูปท่ี 9.2 (ก) โครงขา่ ยไฟฟ้าแบบสองพอร์ต และ (ข) ตวั แปรของวงจรขยายในรปู 325 โครงข่ายไฟฟ้าแบบ 2 พอร์ต รปู ที่ 9.3 การหาค่าอนิ พุตอิมพแี ดนซโ์ ดยการวัดแรงดันคร่อมตวั ต้านทานดว้ ยการปรับค่า 326 ความต้านทาน Rd จน Vi = 1/2Vs รปู ท่ี 9.4 การหาคา่ เอาต์พุตอมิ พแี ดนซ์ 327 รูปที่ 9.5 การหาคา่ อัตราขยายกระแสของวงจรขยาย 328 รปู ที่ 9.6 (ก) วงจรสมมลู แบบไฮบริดด้านอนิ พุตและ (ข) วงจรสมมลู แบบไฮบรดิ ดา้ นเอาตพ์ ตุ 331 รปู ที่ 9.7 กราฟคุณลกั ษณะของทรานซสิ เตอร์บเี จที 333 รปู ท่ี 9.8 กราฟคณุ ลักษณะของทรานซสิ เตอร์บเี จที 333 รูปท่ี 9.9 แบบจําลองแบบทใี นรปู แหลง่ กาํ เนิดกระแสที่ถูกควบคุมดว้ ย (ก) แรงดนั และ 334 (ข) กระแส รปู ท่ี 9.10 แบบจาํ ลองไฮบริด-ไพในรปู ของแหล่งกําเนิดกระแสที่ถูกควบคุมดว้ ย 334 (ก) แรงดันและ (ข) กระแส รปู ท่ี 9.11 ข้อควรจาํ เกยี่ วกับตัวแปรของแบบจําลองไฮบริด-ไพ 335 รูปท่ี 9.12 วงจรขยายทรานซสิ เตอรท์ ่รี วมสว่ นประกอบทเี่ ปน็ วงจรไบแอส ตัวเกบ็ ประจุคบั ปลง้ิ 336 และตัวเก็บประจบุ ายพาส รปู ท่ี 9.13 วงจรสมมลู ไฟกระแสสลับของวงจรขยายทรานซิสเตอรท์ ีไ่ ด้จากการลดรูปวงจร 337 รูปท่ี 9.14 วงจรสมมลู ไฟกระแสสลับของวงจรขยายทรานซสิ เตอร์ 338 รูปท่ี 9.15 วงจรสมมลู ไฟกระแสสลับของวงจรขยายทรานซสิ เตอรอ์ ยา่ งงา่ ย 338 รูปที่ 9.16 วงจรสมมลู ของวงจรขยายสัญญาณขนาดเลก็ สาํ หรบั วเิ คราะหว์ งจรไฟฟา้ 339

(22)    หนา้ รปู ที่ 9.17 วงจรสมมลู ไฟกระแสสลบั หลงั จากลดั วงจรตวั เกบ็ ประจแุ ละ 339 ลัดวงจรแหล่งจา่ ยไฟลงกราวด์ รูปที่ 9.18 วงจรสมมลู ของวงจรขยายทรานซสิ เตอรส์ าํ หรบั สัญญาณขนาดเล็ก 340 รูปที่ 9.19 เปรยี บเทียบเฟสสญั ญาณอินพุตและเอาตพ์ ตุ ของวงจรขยายแบบอมิ ติ เตอรร์ ่วม 342 รปู ท่ี 9.20 วงจรสมมลู ไฟกระแสสลบั ของวงจรขยายอมิ ิตเตอร์รว่ มแบบมีตวั ตา้ นทานอมิ ิตเตอร์ 343 รูปที่ 9.21 วงจรสมมลู ไฟกระแสสลับท่รี วมแบบจาํ ลองไฮบริด-ไพ 343 รูปที่ 9.22 วงจรสมมลู ไฟกระแสสลับทแ่ี ทนทที่ รานซสิ เตอร์ดว้ ยรวมแบบจาํ ลองไฮบริด-ไพ 344 รูปท่ี 9.23 วงจรขยายทรานซิสเตอร์แบบอิมติ เตอรร์ ่วมท่จี ดั ไบแอสแบบแบง่ แรงดัน 346 รปู ท่ี 9.24 วงจรสมมลู กระแสสลบั ของวงจรขยายอิมติ เตอรร์ ว่ มแบบตัวต้านทานอิมติ เตอร์ 346 รปู ท่ี 9.25 วงจรสมมลู ของวงจรขยายสัญญาณขนาดเลก็ สําหรับวิเคราะห์วงจรไฟฟ้ากระแสสลับ 347 รปู ท่ี 9.26 วงจรทรานซสิ เตอรแ์ บบเบสรว่ ม 349 รปู ที่ 9.27 วงจรสมมลู ไฟฟ้ากระแสสลับของวงจรแบบเบสรว่ ม 350 รปู ท่ี 9.28 ภาพตัวอยา่ งประกอบตวั อย่างที่ 9.2 352 รปู ที่ 9.29 วงจรขยายแบบอิมิตเตอรร์ ่วมมคี ่าเอาตพ์ ุตอิมพแี ดนซส์ งู จึงไม่เหมาะสม 353 ทจ่ี ะนาํ ไปขับโหลดท่มี ีคา่ อิมพีแดนซ์ตํา่ รูปที่ 9.30 วงจรขยายแบบคอลเล็กเตอรร์ ่วมมคี ่าเอาตพ์ ุตอมิ พแี ดนซต์ า่ํ จงึ มีความเหมาะสม 354 ท่จี ะนําไปขบั โหลดที่มคี า่ อิมพีแดนซต์ ํ่า รูปท่ี 9.31 วงจรขยายแบบคอลเลก็ เตอรร์ ว่ ม 354 รูปท่ี 9.32 วงจรสมมลู ของวงจรขยายสัญญาณขนาดเลก็ สําหรบั วิเคราะหว์ งจรไฟฟ้ากระแสสลับ 355 รปู ที่ 9.33 วงจรสมมลู ทางดา้ นเอาตพ์ ุตของวงจรคอลเลก็ เตอร์รว่ ม 356 รปู ที่ 9.34 ภาพตัวอย่างประกอบตวั อยา่ งท่ี 9.3 357 รปู ท่ี 9.35 ภาพประกอบแบบฝกึ หัดข้อท่ี 9.1 360 รูปที่ 9.36 ภาพประกอบแบบฝกึ หดั ขอ้ ที่ 9.2 360 รูปท่ี 9.37 ภาพประกอบแบบฝึกหัดขอ้ ที่ 9.3 361 รปู ท่ี 9.38 ภาพประกอบแบบฝึกหัดขอ้ ที่ 9.4 361 รปู ท่ี 9.39 ภาพประกอบแบบฝึกหัดข้อที่ 9.5 362 รูปท่ี 9.40 ภาพประกอบแบบฝกึ หดั ขอ้ ท่ี 9.6 362 รูปที่ 9.41 ภาพประกอบแบบฝึกหัดขอ้ ท่ี 9.7 363

(23) หนา 3 สารบญั ตาราง 11 11 ตารางที่ 1.1 ความแตกตา งของการใชค ําวา electronics และ electronic 23 ตารางที่ 1.2 สมการของแมกซเ วลล 43 ตารางที่ 1.3 ความหมายตามสมการของแมกซเ วลล 34 ตารางที่ 1.4 ชวงเวลาของการคน พบทส่ี ําคญั ทางไฟฟา อิเลก็ ทรอนิกส 94 ตารางท่ี 2.1 สัญลักษณต วั แปรของสัญญาณ 108 ตารางที่ 3.1 คุณสมบตั ขิ องเสน ลวดตามมาตรฐาน AWG 108 ตารางที่ 3.2 ขนาดตัวถงั ของตวั ตานทานแบบ SMT 122 ตารางที่ 3.3 คณุ สมบตั เิ ทยี บเคยี งของวัสดไุ ดอเิ ล็กตรกิ คลาสหนึ่ง 132 ตารางท่ี 3.4 รหสั ทใ่ี ชใ นการกาํ หนดชอ่ื วสั ดไุ ดอเิ ลก็ ตรคิ คลาส 2 133 ตารางที่ 4.1 อนภุ าคมลู ฐานของอะตอม 146 ตารางที่ 4.2 คา ชอ งวางพลังงานของผลึกชนดิ ตางๆ 249 ตารางที่ 4.3 เปรยี บเทยี บคา สภาพความตานทานไฟฟาของวัสดุ 276 ตารางที่ 4.4 สารก่ึงตัวนําและประจุพาหะสว นมากประจพุ าหะสว นนอย 290 ตารางท่ี 7.1 โหมดการทาํ งานของทรานซิสเตอรแ บบบเี จที 293 ตารางท่ี 8.1 ตวั แปรของทรานซสิ เตอรแบบสองรอยตอทเี่ ปลยี่ นแปลงตามอุณหภมู ิ ตารางที่ 8.2 สมการสาํ หรบั การออกแบบวงจรไบแอสแบบคงที่ 294 ตารางท่ี 8.3 สมการสําหรบั การออกแบบวงจรอมิ ติ เตอรไ บแอส 298 ตารางท่ี 8.4 เปรยี บเทยี บการเปลย่ี นแปลงตวั แปรของวงจรทมี่ แี ละไมม คี วามตานทานที่ 300 335 ขาอมิ ติ เตอร 359 ตารางท่ี 8.5 สมการสําหรบั การออกแบบวงจรไบแอสแบบแบงแรงดนั ตารางที่ 8.6 สมการสําหรบั การออกแบบวงจรไบแอสแบบปอ นกลบั แรงดัน ตารางท่ี 9.1 ตวั แปรในแบบจาํ ลองของทรานซิสเตอรแบบบเี จที ตารางที่ 9.2 คณุ สมบตั ขิ องวงจรขยายทรานซสิ เตอรท ง้ั สามแบบ

(24) แผนบริหารการสอนประจําวิชา รหัสวิชา 5582125 3 (3-0-6) ชอ่ื วิชา วิศวกรรมอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ 1 (Electronics Engineering 1) คาํ อธบิ ายรายวิชา (Course Description) ศึกษาโครงสร้าง คุณสมบัติ การใช้งานของตัวอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ไดโอด ทรานซิสเตอร์ วงจร เรียงกระแส วงจรสวิตช์ วงจรขยายสญั ญาณ วัตถุประสงคท์ ่วั ไป เพ่ือให้ผเู้ รียนมคี วามสามารถดงั นี้ 1. สามารถอธิบายวิวฒั นาการของศาสตรท์ างอิเล็กทรอนกิ ส์ สภาพปจั จุบันและแนวโน้มใน อนาคตได้ 2. สามารถอธบิ ายพน้ื ฐานเก่ียวกบั อุปกรณ์ ทฤษฎีโครงขา่ ยไฟฟ้า และระบบทาง อเิ ลก็ ทรอนิกสจ์ าํ พวกไดโอดและทรานซิสเตอร์ได้ 3. สามารถอธิบายพ้ืนฐานเกี่ยวกบั อุปกรณเ์ ฉอ่ื ยงานทปี่ ระกอบไปดว้ ย ตวั ต้านทาน ตวั เก็บ ประจแุ ละตวั เหน่ยี วนาํ ได้ 4. สามารถอธิบายพื้นฐานทฤษฎีสารกึ่งตัวนํา สารก่ึงตัวนําชนิดเอ็น ชนิดพี รอยต่อพี-เอ็น และผลกระทบจากการจัดไบอัสได้ หลักการทํางานของไดโอด แบบจําลองของไดโอด วงจรประยุกต์ไดโอดและไดโอดชนดิ ต่างๆ 5. สามารถอธิบายหลักการทํางานของทรานซิสเตอร์แบบสองรอยต่อ แบบจําลองและตัว แปรทีส่ ําคญั ของทรานซสิ เตอร์แบบสองรอยตอ่ วงจรสวติ ช์ทีใ่ ช้ทรานซสิ เตอร์แบบรอยต่อ 6. สามารถอธิบายหลักการทํางานของวงจรไบอัสกระแสตรงแก่ทรานซิสเตอร์แบบสอง รอยต่อชนิดต่างๆ (DC Analysis) ได้ 7. เข้าใจแบบจําลองทรานซิสเตอร์แบบทีและไฮบริด-ไพและสามารถอธิบายหลักการทํางาน ของวงจรจรขยายสญั ญาณในย่านความถี่ต่ําแบบต่างๆ เช่น วงจรขยายแบบอิมิตเตอร์ร่วม แบบคอลเล็กเตอร์ร่วมและวงจรขยายแบบเบสร่วมหรือการวิเคราะห์วงจรท่ีทํางานในไฟ กระแสสลบั (AC Analysis) ได้

(25) เนอื้ หา 3 ช่วั โมง บทที่ 1 วิวัฒนาการของวงการอเิ ล็กทรอนกิ ส์ 3 ช่ัวโมง บทท่ี 2 พน้ื ฐานสญั ญาณและวงจรทางอิเล็กทรอนกิ ส์ 3 ช่วั โมง บทท่ี 3 อุปกรณ์อเิ ล็กทรอนิกสแ์ บบพาสซีพ 6 ชั่วโมง บทที่ 4 พ้นื ฐานทฤษฎสี ารกงึ่ ตวั นําและอปุ กรณแ์ บบรอยตอ่ 3 ช่ัวโมง บทที่ 5 ไดโอดและวงจรไดโอด 3 ช่วั โมง บทที่ 6 ซีเนอร์ไดโอดและไดโอดชนดิ อืน่ ๆ 6 ชว่ั โมง บทท่ี 7 ทรานซสิ เตอรซ์ ิสเตอรแ์ บบสองรอยต่อ 6 ชั่วโมง บทที่ 8 การจดั ไบอสั และวงจรไบอสั ทรานซสิ เตอร์ 6 ช่ัวโมง บทท่ี 9 วงจรขยายทรานซสิ เตอร์ วธิ กี ารสอนและกิจกรรม 1. อธิบายคําอธิบายรายวิชา เนื้อหา กฎระเบียบต่างๆ รวมท้ังเกณฑ์การให้คะแนนและการ ประเมินผล 2. นาํ เขา้ สบู่ ทเรียนโดยการบรรยายเนอ้ื หาและสอื่ บนคอมพวิ เตอร์ 3. นําอุปกรณต์ ัวอย่างหรอื สไลดข์ องอุปกรณ์ตัวอยา่ งเสนอเพอื่ กระตนุ้ ความสนใจเรยี น 4. ระหว่างนาํ เสนอตัวอย่างหรอื สไลด์เปดิ โอกาสให้ผ้เู รยี นได้ซักถาม 5. แบง่ ผ้เู รยี นออกเปน็ กล่มุ ยอ่ ยๆ แล้วให้โจทย์เพื่อเลียนแบบการทาํ งานโดยใชโ้ ปรแกรม PSPICE 6. ผ้เู รยี นฝึกต่อปฏิบตั เิ พอ่ื พสิ ูจนก์ ารทาํ งานของอปุ กรณแ์ ละวงจรจรงิ 7. ผู้เรยี นสรุปผลและนําเสนอกบั อาจารยแ์ ละเพอ่ื นๆ ในชั้นเรยี น ส่ือการเรียนการสอน 1. ชุดนําเสนอโครงสรา้ งและรายละเอยี ดของรายวิชา 2. เอกสารประกอบการสอนรายวิชาวิศวกรรมอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ 1 3. โปรแกรม PSPICE หรือโปรแกรมจําลองการทํางานของวงจรทน่ี า่ สนใจอื่นๆ 4. คอมพวิ เตอรแ์ ละโปรแกรมเพาเวอร์พอยต์ 5. แบบทดสอบย่อยพร้อมเฉลย 6. อปุ กรณแ์ ละวงจรอเิ ล็กทรอนกิ สต์ ัวอยา่ งทน่ี า่ สนใจ

(26) การวดั ผล 10 คะแนน 1.) คะแนนระหวา่ งภาค 10 คะแนน 1.1 คะแนนการบา้ น 30 คะแนน 1.2 คะแนนการทดสอบยอ่ ย 1.3 คะแนนสอบกลางภาค 2) คะแนนสอบปลายภาค 40 คะแนน 3) เวลาเรยี น 10 คะแนน 100 คะแนน รวม - ลักษณะข้อสอบแบง่ เปน็ แบบบรรยาย - การตัดเกรดใชแ้ บบอิงกลุ่ม การประเมินผล 0-49 ได้เกรด F คะแนน 50-54 ไดเ้ กรด D คะแนน 55-59 ได้เกรด D+ คะแนน 60-64 ไดเ้ กรด C คะแนน 65-69 ไดเ้ กรด C+ คะแนน 70-74 ได้เกรด B คะแนน 75-79 ไดเ้ กรด B+ คะแนน 80-100 ไดเ้ กรด A คะแนน หนงั สอื อา่ นประกอบ Sedra, Adel S. and Smith, Kenneth C.(1998). Microelectronic Circuits. New York: Oxford University Press. Neamen, A. D. (2002). Electronic Circuit Analysis and Design. New York: McGraw-Hill. Floyd, L. T. (1999). Electronic Devices. New Jersey: Prentice-Hall International Inc.:

(27) Boylestad, R. and Nashelsky, L. (1996) Electronic Devices and Circuit Theory. Prentice-Hall. Sedra, R. S.(2007). Electronic Devices for Computer Engineering. India : S. Chand and Company Ltd. ยืน ภวู่ รวรรณ (2531). ทฤษฎีและการใชง้ านอิเล็กทรอนิกส์ เล่ม 1. กรุงเทพ : หจก.นาํ อกั ษร การพมิ พ.์ ประภากร สุวรรณะ และ สมศักดิ์ ชุ่มชวย. (2545). วิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์ 1 พิมพ์คร้ังที่ 1 กรุงเทพ: สถาบันเทคโนโลยพี ระจอมเกล้าลาดกระบัง. จิรยุทธ์ มหัทธนกุล. (2550). อิเล็กทรอนิกส์. พิมพ์คร้ังที่ 2 กรุงเทพมหานคร : มหาวิทยาลัย เทคโนโลยมี หานคร. สุรนันท์ น้อยมณี (2549). เอกสารคําสอนกระบวนวิชา 261213 อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สําหรับ วศิ วกรรมคอมพิวเตอร.์ จ. เชยี งใหม่ : มหาวิทยาลยั เชยี งใหม.่

(28) แผนการสอนรายสปั ดาห์ รหสั วชิ า 5582125 ช่อื วชิ า วิศวกรรมอิเลคทรอนิคส์ 1 ภาคเรยี นที่ 1 ปกี ารศกึ ษา 2555 คร้งั ท่ี เร่ือง กิจกรรม/การบา้ น/อนื่ ๆ แนะนําประวัติความเป็นมาของศาสตร์ทางอิเล็กทรอนิกส์ 1 อุปกรณอ์ ิเลก็ ทรอนกิ ส์ชนดิ ตา่ งๆ และการนําไปใชง้ านในงานด้าน ค้นคว้าและทํารายงานตามที่ได้รับ ต่างๆ เช่น ระบบประมวลสัญญาณ ระบบสื่อสาร เคร่ืองมือวัด มอบหมาย เคร่ืองมือแพทย์ ระบบควบคุม งานอุตสาหกรรม และ อิเล็กทรอนิกส์กําลงั 2 พื้นฐานสัญญาณทางอิเล็กทรอนิกส์ ตัวแปรต่างๆที่สําคัญของ ค้นคว้าและทํารายงานตามท่ีได้รับ สัญญาณ พ้ืนฐานทฤษฎีโครงข่ายไฟฟ้า พื้นฐานวงจรขยาย มอบหมาย สญั ญาณและตัวแปรของวงจรขยายสัญญาณ 3 พื้นฐานและนิยามเกี่ยวกับอุปกรณ์แบบเฉ่ือยงาน (passive ค้นคว้าและทํารายงานตามที่ได้รับ component) ตัวต้านทาน ตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนํา มอบหมาย คณุ สมบตั แิ ละตัวแปรต่างๆ ของอปุ กรณ์แบบเฉ่ือยงาน ทฤษฎีสารกึ่งตัวนําเบ้ืองต้น แบบจําลองอะตอม แถบพลังงาน 4 สารกึ่งตัวนําชนิดเอ็น สารก่ึงตัวนําชนิดพี พื้นฐานเก่ียวกับ ค้นคว้าและทํารายงานตามท่ีได้รับ อุปกรณ์สารกึ่งตัวนําแบบรอยต่อ การจัดไบอัสให้รอยต่อสารก่ึง มอบหมาย ตวั นาํ 5 แบบจําลองไดโอดและวงจรไดโอดแบบต่างๆ วงจรเรียงกระแส ค้นคว้าและทํารายงานตามท่ีได้รับ แบบต่างๆ และการประยกุ ตใ์ ช้งานวงจรไดโอด มอบหมาย โครงสร้างและโหมดการทํางานทรานซิสเตอร์แบบสองรอยต่อ 6 ชนิด NPN และ PNP พฤติกรรมในการทํางานและกราฟ ค้นคว้าและทํารายงานตามที่ได้รับ คุณลักษณะของทรานซิสเตอร์ทั้งสองแบบ ความสัมพันธ์ระหว่าง มอบหมาย แรงดัน VBE และกระแสคอลเลก็ เตอร์ (IC) แบบเอกซโ์ ปเนนเชีย่ ล

(29) 7 วงจรสวิตช์แบบต่างๆ และการประยกุ ต์ใช้งาน ค้นคว้าและทํารายงานตามท่ีได้รับ มอบหมาย สอบกลางภาค 8 อิ ท ธิ พ ล ข อ ง อุ ณ ห ภู มิ ต่ อ ก า ร เ ป ล่ี ย น แ ป ล ง จุ ด ทํ า ง า น ข อ ง ค้นคว้าและทํารายงานตามที่ได้รับ ทรานซิสเตอร์แบบรอยต่อ การจัดวงจรไบแอสแบบต่างๆ หรือ มอบหมาย การวิเคราะห์แบบไฟกระแสตรง 9 ตัวแปรต่างของแบบจําลองไฮบริด-ไพ พ้ืนฐานการวิเคราะห์ ค้นคว้าและทํารายงานตามท่ีได้รับ วงจรสาํ หรับสัญญาณไฟกระแสสลับ มอบหมาย 10 วงจรขยายทรานซิสเตอรช์ นดิ สองรอยต่อแบบอิมิตเตอรร์ ว่ ม ค้นคว้าและทํารายงานตามที่ได้รับ มอบหมาย 11 วงจรขยายทรานซสิ เตอร์ชนิดสองรอยตอ่ แบบอิมิตเตอรร์ ่วม (ต่อ) ค้นคว้าและทํารายงานตามท่ีได้รับ มอบหมาย 12 วงจรขยายทรานซสิ เตอร์ชนิดสองรอยตอ่ แบบคอลเลก็ เตอรร์ ่วม ค้นคว้าและทํารายงานตามที่ได้รับ วงจรขยายทรานซสิ เตอร์ชนดิ สองรอยตอ่ แบบเบสรว่ ม มอบหมาย 13 วงจรขยายทรานซิสเตอรช์ นิดสองรอยตอ่ แบบคอลเล็กเตอรร์ ่วม ค้นคว้าและทํารายงานตามที่ได้รับ วงจรขยายทรานซิสเตอร์ชนิดสองรอยตอ่ แบบเบสร่วม (ต่อ) มอบหมาย 14 ค้นคว้าอิสระและนาํ เสนอรายงานในชน้ั เรียน ค้นคว้าและทํารายงานตามท่ีได้รับ มอบหมาย สอบประจําภาค หมายเหตุ วชิ าบรรยาย สอนครบ 14 ครั้ง

เอกสารประกอบการสอนวิชาวศิ วกรรมอเิ ล็กทรอนิกส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี แผนบริหารการสอนประจาํ บทที่ 1 วิวฒั นาการของวงการอิเลก็ ทรอนกิ ส 3 ชว่ั โมง หัวขอเน้อื หา 1.1 ประวัติความเปนมา 1.2 การคนพบทางไฟฟาและแมเ หลก็ 1.2.1 การคน พบทางไฟฟา 1.2.2 การคนพบทางแมเ หลก็ 1.2.3 การคนพบความสัมพันธระหวา งแมเ หลก็ และไฟฟา 1.3 จุดเร่มิ ตน ของอิเลก็ ทรอนิกส 1.4 ยคุ ของการพัฒนาหลอดสุญญากาศ 1.5 ยคุ ของการพฒั นาอุปกรณส ารก่ึงตัวนํา 1.6 ยคุ ของการพฒั นาวงจรรวม 1.6.1 พฒั นาการของวงจรรวม 1.6.2 พฒั นาการพฒั นาของคอมพวิ เตอร 1.7การประยกุ ตใ ชง านอิเล็กทรอนกิ ส 1.7.1 เคร่อื งใชไฟฟา และอเิ ลก็ ทรอนกิ ส 1.7.2 อิเล็กทรอนิกสกับการประยุกตใ ชง านในโรงงานอตุ สาหกรรม 1.7.3 อเิ ล็กทรอนกิ สก บั การประยุกตท างเรดาร 1.7.4 อเิ ล็กทรอนิกสกบั ระบบนํารองเรอื เดินทะเล 1.7.5 อเิ ล็กทรอนกิ สค อมพวิ เตอร 1.7.6 อิเล็กทรอนกิ สใ นวงการแพทย 1.7.7 ระบบอเิ ลก็ ทรอนกิ สทางการเกษตร 1.7.8 อนาคตของอตุ สาหกรรมอเิ ล็กทรอนิกส 1.8 บทสรปุ สาขาวิชาวศิ วกรรมอิเล็กทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวิทยาลยั ราชภัฏอดุ รธานี 1

เอกสารประกอบการสอนวิชาวศิ วกรรมอิเล็กทรอนิกส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี วตั ถุประสงคเ ชิงพฤตกิ รรม 1. เพอื่ ใหผเู รยี นมคี วามเขาใจและทราบพน้ื ฐานเกย่ี วกบั ศาสตรท างอเิ ลก็ ทรอนิกสด านตา งๆ 2. เพอ่ื ใหผ เู รยี นมคี วามเขาใจทราบววิ ฒั นาการ รวมทง้ั ความเปน มาเกยี่ วกบั ศาสตร อปุ กรณ วงจร และระบบทางอเิ ลก็ ทรอนกิ ส 3. เพอื่ ใหผ ูเรยี นมคี วามเขา ใจ รวมทั้งทราบประโยชนของการนาํ อปุ กรณ วงจรและระบบทาง อิเลก็ ทรอนกิ สไ ปประยกุ ตใชก บั อุตสาหกรรมดานตางๆ 4. เพอื่ ใหผ เู รยี นเกดิ แรงบนั ดาลใจในการศกึ ษาหาความรทู างดานอเิ ลก็ ทรอนิกส วธิ สี อนและกิจกรรมการเรียนการสอนประจําบท 1. บรรยายเนอื้ หาในแตล ะหวั ขอ พรอ มยกตวั อยางประกอบ 2. ศกึ ษาจากเอกสารประกอบการสอน 3. ผสู อนสรุปเนอ้ื หา 4. ทําแบบฝก หดั เพอ่ื ทบทวนบทเรยี น 5. ผเู รียนถามขอ สงสยั 6. ผสู อนทาํ การซักถาม สอื่ การเรียนการสอน 1. เอกสารประกอบการสอนวิชาวศิ วกรรมอิเลก็ ทรอนกิ ส 1 2. ภาพเลอ่ื น (Slide) การวดั ผลและการประเมิน 1. ประเมินจากการซกั ถามในชัน้ เรยี น 2. ประเมนิ จากความรว มมอื และความรบั ผดิ ชอบตอ การเรยี น 3. ประเมนิ จากการทําแบบฝก หดั ทบทวนทายบทเรยี น สาขาวชิ าวิศวกรรมอิเลก็ ทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวิทยาลยั ราชภัฏอุดรธานี 2

เอกสารประกอบการสอนวิชาวิศวกรรมอิเล็กทรอนกิ ส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี บทที่ 1 ววิ ัฒนาการของวงการอิเล็กทรอนกิ ส วตั ถปุ ระสงค 1. เพอ่ื ใหนกั ศึกษาทราบววิ ฒั นาการ ความเปน มาเกยี่ วกบั ศาสตร อปุ กรณ วงจร และระบบทางอเิ ลก็ ทรอนกิ ส 2. เพอ่ื ใหนักศึกษาทราบประโยชนข องการนําอปุ กรณ วงจรและระบบทาง อเิ ล็กทรอนกิ สไ ปประยกุ ตใ ชก ับอตุ สาหกรรมดานตางๆ 3. เพอื่ ใหน ักศึกษาเกดิ แรงบันดาลใจในการศกึ ษาหาความรทู างดานอเิ ล็กทรอนิกส 1.1 ประวตั ิความเปน มา “อิเล็กทรอนิกส” มีตนกําเนิดมาจากศาสตรท่ีศึกษาทางดานกลศาสตรของอิเล็กตรอน (electron mechanics) ทเี่ กี่ยวขอ งกับการเคลอื่ นทขี่ องอิเล็กตรอนภายใตอิทธิพลของสนามไฟฟา และสนามแมเหล็กจากภายนอก ในชีวิตประจําวันหลายคนอาจจะสงสัยวาทําไมคําวา “อิเล็กทรอนิกส” ในภาษาอังกฤษบางคร้ังจงึ มีตัว “s” ตอทาย (electronics) แตบางครั้งก็ไมมี (electronic) ขอ แตกตา งน้จี ะอธบิ ายไวในตารางท่ี 1.1 ตารางที่ 1.1 ความแตกตา งของการใชค ําวา electronics และ electronic electronics วชิ าอิเล็กทรอนิกส [N] สาขาหนงึ่ ของวทิ ยาศาสตรและเทคโนโลยี คํานาม (N: noun) ซึ่ ง เ กี่ ย วข อ ง กั บ ก า ร ศึ ก ษ า ป ร า ก ฏ ก า รณ ข อ ง ก า ร นํ า ไฟ ฟ า ใ น สุญญากาศ ในกาซและในสารกึ่งตัวนํา รวมไปทั้งการใชประโยชน ของอุปกรณซ ึ่งมีพ้ืนฐานจากปรากฏการณเ หลาน้ี electronic สิ่งที่เก่ียวของกับอิเล็กทรอนิกสเชน electronic mail [N] คําคณุ ศัพท (Adj. :Adjective ) ไปรษณียอิเล็กทรอนิกส electronic commerce [Adj.] การ พาณชิ ยอิเลก็ ทรอนกิ ส สถาบันวิศวกรไฟฟาและอิเล็กทรอนิกสนานาชาติ (International Electronics and Electrical Engineers: IEEE) ไดใหน ยิ ามของวชิ าทางวศิ วกรรมอเิ ล็กทรอนกิ สไ วว า สาขาวชิ าวศิ วกรรมอิเล็กทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี 3

เอกสารประกอบการสอนวิชาวิศวกรรมอเิ ล็กทรอนกิ ส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี อุปกรณอิเล็กตรอนที่กลาวถึงดังกลาวอาจจะทาํ งานโดยอาศัยการเคลื่อนท่ีของอิเล็กตรอนใน ตวั กลางทีเ่ ปน สุญญากาศ กา ซหรือสารกง่ึ ตัวนาํ เพือ่ ใหเ หน็ ววิ ฒั นาการของวิชาอิเล็กทรอนิกสจึงจะ ยอนความกลับในชวงเร่มิ แรกท่ีมนุษยเกิดความสนใจเก่ียวกับไฟฟาและแมเหล็กท่ีมีอยูในธรรมชาติ ในขณะทวี่ ิชาท่วี า ดวยวิศวกรรมไฟฟา (Electrical Engineering) จะเปนการศึกษาเก่ียวกับอุปกรณ หรือระบบซึ่งการไหลของกระแสไฟฟา เกดิ จากการเคลอื่ นทีข่ องอเิ ล็กตรอน (Electron) ในตัวกลางที่ เปนโลหะเทานัน้ เชน ระบบเคร่ืองกลไฟฟา (Electrical machine) เชน หมอแปลงไฟฟา มอเตอร ไฟฟา ทกุ ชนิดเคร่อื งกาํ เนดิ ไฟฟา ทุกชนดิ ระบบการผลติ และสงกาํ ลงั ไฟฟา 1.2 การคน พบทางไฟฟาและแมเ หล็ก 1.2.1 การคน พบทางไฟฟา มนษุ ยร ูจักฟาผา ฟา แลบ และฟา รอง มาตง้ั แตย ุคดกึ ดาํ บรรพ โดยไมท ราบวา เกีย่ วของ กบั ไฟฟา ในตอนนั้นมนุษยไมสามารถอธิบายถึงธรรมชาติที่แทจริงของไฟฟาได นอกเหนือไปจาก การรบั รวู า ส่งิ ที่วงิ่ ลงมาจากฟากฟานั้นมีอาํ นาจในการทาํ ลายลา งประมาณ 2,500 ปกอนคริสตศักราช ชนเผาตวิ ตนั ท่ีอาศยั อยูแ ถบฝง แซมแลนดของทะเลบอลติกในปรสั เซยี ตะวนั ออกไดพ บหนิ สเี หลอื งชนดิ หน่งึ ท่ีถกู แสงอาทิตยแ ลว ก็จะมปี ระกายคลา ยทอง คุณสมบตั พิ ิเศษของมนั คอื เมือ่ โยนลงในกองไฟมนั จะสุกสวางและตดิ ไฟไดเ รยี กกนั วา อําพัน ซ่งึ เกิดจากการทับถมของยางไมเปนเวลานานๆ อําพันถูก นํามาเปนเคร่อื งประดบั จาํ พวกสรอ ยประดบั คอ แขนและหวี เม่อื นําแทงอาํ พนั มาถกู ับขนสัตวจะเกิด ประกายไฟข้นึ ไดแ ละเมื่อหวีผมดวยหวที ีท่ าํ จากอําพันก็จะทําใหหวีมีพลังในการดูดเสนผมไดทําใหดู ประหนง่ึ วา ภายในอาํ พนั มแี รงลึกลับบางอยางซอนอยู จนกระท้ังเวลาลวงมาถึงกอนคริสตศักราช ประมาณ 600 ป ทาลีส นักปรัชญาและนักวิทยาศาสตรผูลือนามชาวกรีก (Thales of Miletus: 634-546 BC) ไดค นพบไฟฟาสถติ เม่ือเขาไดนาํ เอาแทง อําพนั มาถกู ับผาขนสตั ว แทง อาํ พนั ดังกลา วจะ มีอํานาจดูดสิ่งของตางๆ ที่เบาไดเชน เสนผม เศษกระดาษ ขนนกและเศษผงเปนตน เขาจึงเรียก อํานาจน้ีวาไฟฟาหรืออิเล็กตรอน (Electron) ซ่ึงมาจากภาษากรีกวาอิเล็กตรา (Elektra) กอน คริสตศ กั ราช ชนเผา ติวตันท่อี าศัยอยแู ถบฝง แซมแลนดข องทะเลบอลติคในปรัสเซยี ตะวันออกไดพ บ หนิ สีเหลืองชนิดหนึง่ ที่ถกู แสงอาทติ ยแลวก็จะมีประกายคลา ยทอง สาขาวชิ าวิศวกรรมอเิ ล็กทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลัยราชภัฏอดุ รธานี 4

เอกสารประกอบการสอนวชิ าวศิ วกรรมอเิ ล็กทรอนกิ ส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี รูปท่ี 1.1 (ก) ยางไมใ นธรรมชาตทิ ก่ี อใหเ กิดอาํ พัน และ (ข) ตวั อยางกอ นอําพันขนาด เสนผานศูนยกลาง 12 เซนติเมตร ท่ีมาของภาพ : http:// th.wikipedia.org/wiki/อาํ พัน รปู ที่ 1.2 ทาลสี นกั ปรัชญาและนกั วิทยาศาสตรผยู งิ่ ใหญของชาวกรกี ทม่ี าของภาพ : http://scienceworld.wolfram.com/biography/Thales.html คณุ สมบัติพเิ ศษของมนั คอื เม่ือโยนลงในกองไฟมันจะสกุ สวางและตดิ ไฟไดเ รียกกันวา อําพัน ซ่ึงเกิด จากการทับถมของยางไมเ ปนเวลานานๆ อําพันถกู นํามาเปนเครอื่ งประดับจําพวกสรอยประดับคอ แขนและหวี เมือ่ นําแทงอาํ พันมาถกู ับขนสัตวจ ะเกดิ ประกายไฟขึน้ ไดแ ละเมอื่ หวีผมดวยหวีที่ทําจาก อําพันก็จะทําใหห วมี ีพลังในการดูดเสน ผมไดท าํ ใหดปู ระหนึ่งวาภายในอําพันมีแรงลกึ ลบั บางอยา งซอ น อยู จนกระท้ังเวลาลวงมาถึงกอนคริสตศักราชประมาณ 600 ป ทาลีส นักปรัชญาและ นักวิทยาศาสตรผูลือนามชาวกรีก (Thales of Miletus: 634-546 BC) ไดคนพบไฟฟาสถิตเมื่อนํา แทง อําพันมาถกู บั ผาขนสัตว แทง อาํ พันดังกลา วจะมีอํานาจดดู สง่ิ ของตา งๆ ทเ่ี บาไดเ ชน เสน ผม เศษ สาขาวิชาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลยั ราชภัฏอุดรธานี 5

เอกสารประกอบการสอนวชิ าวศิ วกรรมอเิ ล็กทรอนกิ ส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี กระดาษ ขนนกและเศษผงเปน ตน เขาจึงเรยี กอํานาจนวี้ าไฟฟา หรืออเิ ล็กตรอน (Electron) ซงึ่ มาจาก ภาษากรีกวาอิเล็กตรา (Elektra) 1.2.2 การคนพบทางแมเ หลก็ ประมาณ 2000 ปกอนคริสตศักราช มีบันทึกชาวจีนถึงการคนพบแทงแมเหล็กใน ธรรมชาติ [7] จากน้ันประมาณ 800 ปกอนคริสตศกั ราช ชาวกรีกไดบนั ทึกการคนพบแรแมกนีไทตซึง่ รปู ที่ 1.3 ดร. วิลเลยี่ ม กลิ เบริ ต แพทย นกั ปรชั ญา นักวิทยาศาสตรชาวองั กฤษ ท่มี าของภาพ : http://en.wikipedia.org/wiki/William_Gilbert เปนแมเหล็กสามารถดูดเหล็กได แมเหล็กทุกแทงมีสองขั้ว คือ ขั้วเหนือ (N) และข้ัวใต (S) โดย ขัว้ แมเ หล็กท่ีเหมือนกันจะผลกั กนั สวนขัว้ แมเ หล็กทต่ี างกนั จะดดู กนั สามารถเทยี บไดกบั ประจุไฟฟา ประจุบวกและประจลุ บ แตต า งกันทีป่ ระจุไฟฟา สามารถแยกออกจากกันได ในขณะที่ข้ัวแมเหล็กไม สามารถแยกออกเปนขั้วเหนือหรอื หรือขว้ั ใตแตเ พียงอยา งเดียวได นนั่ หมายถงึ ในโลกน้ีไมมีแมเหล็ก ขัว้ เดียว (No-magnetic monopole) ผูท่ีศึกษาสารแมเหล็กอยางเปนระบบคือ วิลเล่ียม กิลเบิรต (William Gilbert) นกั วิทยาศาสตรและแพทยประจําพระองคของสมเด็จพระราชินีอลิซาเบธท่ี 1 แหง ประเทศองั กฤษ โดยเขาไดศกึ ษาทดลองเกีย่ วกับแมเ หล็กและไฟฟา ในเวลาเดยวกนั กบั ทที่ าํ หนา ที่ แพทยกวา 20 ป จนไดตพี มิ พเ ปน หนงั สือ De Magnete (On the Magnet) ในป 1601 ซง่ึ เปนเปน การเสนอแนวคิดวา โลกเปนแมเ หล็กที่มขี ้ัวแมเ หล็กขนาดใหญ แนวคิดนีใ้ ชเปนคําอธิบายวาเหตุใด แมเ หล็กท่ีใชสรา งเข็มทิศ (Compass) จงึ ชี้ไปทางทศิ เหนือหรือทิศใตอยเู สมอท้ังนกี้ ็เพราะวา แมเ หลก็ ถูกพลงั งานจากขั้วแมเหล็กของโลกดึงดูดนั่นเอง สาขาวชิ าวศิ วกรรมอเิ ลก็ ทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลยั ราชภัฏอดุ รธานี 6

เอกสารประกอบการสอนวชิ าวิศวกรรมอิเล็กทรอนกิ ส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี นอกจากนี้เขายงั คน พบ ไฟฟาสถติ โดยพบวาถา ใชแทงอําพันถกู บั วตั ถตุ า ง ๆ แลว จะเกิดอํานาจการ ดงึ ดูดซ่ึงเขาเรยี กอํานาจดงั กลาววา อเิ ล็กตริกซติ ้ี ซง่ึ ตอมาเปนคําเรียกของไฟฟา เขาจึงคนแรกๆ ท่ี ทาํ การศึกษาทดลองเกีย่ วกบั พนื้ ฐานของแมเ หลก็ และไฟฟา จนไดร บั การยกยอ งใหเปน บดิ าแหง ไฟฟา ตอ มาไดมีการตั้งชื่อหนวยวัด แรงเคลื่อนของแมเหล็ก (Magnetomotive force) วา \"กิลเบิรต \" (Gilbert : Gi) เพ่อื เปน เกยี รตแิ กเขา ป ค.ศ. 1704 เซอร ไอแซค นิวตัน (Isaac Newton) นักวิทยาศาสตรผู ย่ิงใหญเพราะเปนทั้งนักฟสิกส นัก คณติ ศาสตร นกั ดาราศาสตร นักปรัชญา นักเลนแรแปรธาตุและนักเทววิทยาชาวอังกฤษ ผูไดรับยก ยองจากปราชญและสมาชิกสมาคมตางๆ วาเปนหน่ึงในผูทรงอิทธิพลท่ีสุดในประวัติศาสตรของ มนษุ ยชาติงานเขียนในป 1687 ของเขาเรื่อง Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (เรยี กกนั โดยท่ัวไปวา Principia) เปนหนึ่งในหนังสือท่ีมีอิทธิพลที่สุดในประวัติศาสตรวิทยาศาสตร เพราะเปนรากฐานของวิชากลศาสตรด ั้งเดิม ในงานเขียนชิ้นน้ี นิวตันกลาวถึง กฎแรงโนมถวงสากล และกฎการเคลื่อนท่ขี องนวิ ตนั ซง่ึ เปน เสาหลักของกฎทางวิทยาศาสตรก ายภาพ 3 ศตวรรษถัดมานิว ตันไดแสดงใหเห็นวา การเคลื่อนท่ีของวัตถุตางๆ บนโลกและวัตถุทองฟาลวนอยูภายใตกฎชนิด เดยี วกนั และสอดคลองกบั กฎการเคล่อื นท่ีของดาวเคราะหของเคปเลอร ซงึ่ กค็ อื ทฤษฎแี รงโนม ถว งซงึ่ เปน การยืนยนั วาดวงอาทิตยเปน ศนู ยกลางจักรวาลสง ผลใหวิชาวทิ ยาศาสตรก าวหนาย่งิ ข้นึ ป ค.ศ. 1747 เบนจามิน แฟรงคลิน (Benjamin Franklin) นักประดิษฐชาวอเมริกันได คน พบไฟฟา ในอากาศ เมื่อทดลองนาํ วา วทม่ี ีกุญแจผกู ติดอยกู ับสายปานข้ึนไปในอากาศขณะท่ีเกิด พายุฝน เขาพบวาเม่ือเอามือไปใกลกุญแจก็จะปรากฏประกายไฟฟามายังมือของเขา จากการ ทดลองน้ีทาํ ใหเ ขาคน พบเก่ยี วกับปรากฏการณฟ า แลบ ฟารอง และฟาผา ซึ่งเกิดจากประจุไฟฟาใน อากาศ นับตัง้ แตน้ันมาแฟรงคลินกส็ ามารถประดิษฐสายลอฟาไดเปนคนแรก โดยเอาโลหะตอไวกับ ยอดหอคอยท่ีสงู ๆ แลวตอ สายลวดลงมายงั ดินซงึ่ เปน การปอ งกันฟาผาได กลา วคอื ไฟฟาจากอากาศ สาขาวชิ าวศิ วกรรมอิเลก็ ทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏอดุ รธานี 7

เอกสารประกอบการสอนวิชาวศิ วกรรมอิเล็กทรอนิกส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี จะไหลเขาสโู ลหะทตี่ ออยูกบั ยอดหอคอยแลว ไหลลงมาตามสายลวดทีต่ อเอาไวลงสูดนิ หมดโดยไมเ ปน อนั ตรายตอ คนหรืออาคารบานเรอื น รูปท่ี 1.4 เบนจามนิ แฟลงคลนิ ยอดนักประดษิ ฐชาวอเมริกันและการทดลอง เก่ียวกับฟา แลบ ฟารอง ทมี่ าของภาพ : Benjamin Franklin blog.spu.ac.th/print.php ป ค.ศ.1785 ชารล -โอกุสแต็ง เดอ คูลอมบ ไดเสนอกฎแรงแปรผกผนั กับระยะทางกําลัง สอง โดยใชเ ครอ่ื งมือทีเ่ รยี กวา เครอื่ งชัง่ การบดิ (Torsion balance) เพื่อวัดแรงไฟฟาระหวางประจุ ท้ังสอง กฎคูลอมบ (Coulomb's Law) มีใจความวา \"แรงระหวา งประจไุ ฟฟามีคา แปรผนั ตามผลคูณ ของประจุไฟฟาทัง้ สองและแปรผกผันกบั ระยะทางระหวา งประจไุ ฟฟา ท้งั สองยกกําลงั สอง\" ป ค.ศ. 1790 อเลสซานโดร โวลตา (Alessandro Volta) นักวิทยาศาสตรชาวอิตาลีได คนพบไฟฟาที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมี โดยนําเอาวัตถุตางกันสองชนิด เชน ทองแดงกับสังกะสีจุมใน นํ้ายาเคมีเชน กรดกํามะถนั หรอื กรดซลั ฟว รกิ โลหะสองชนิดจะทําปฏิกริ ยิ าทางเคมกี บั นาํ้ ยาเคมที ําให เกิดไฟฟา ขึน้ ไดเรียกการทดลองน้ีวาเซลลโวลเตอิค (Voltaic cell) ตอมาภายหลงั ววิ ฒั นาการมาเปน เซลลแ หง หรอื ถา นไฟฉายและเซลลเ ปย กหรือแบตเตอรี่ จากผลงานการคน ควา ของเขาทาํ ใหทีป่ ระชุม ของสภาไฟฟา นานาชาติ (The International Electrical Congress) ไดลงมตใิ หเรยี กช่อื ของหนวย วดั แรงเคลอ่ื น ของไฟฟา วา \"โวลต\" (Volt) เพอื่ เปนอนสุ รณแกโ วลตาสืบไป สาขาวิชาวศิ วกรรมอิเล็กทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลยั ราชภัฏอุดรธานี 8

เอกสารประกอบการสอนวชิ าวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี รูปท่ี 1.5 อเลสซานโคร โวลตา นกั ประดิษฐชาวอิตาลแี ละเครอ่ื งกําเนดิ ไฟฟา โวลตาอคิ ไพล (Voltaic Pile) ท่ีมาของภาพ : http://www.rmutphysics.com/CHARUD/scientist3/Alessandro Volta.htSml 1.2.3 การคนพบความสัมพนั ธร ะหวา งแมเ หลก็ และไฟฟา ป ค.ศ.1803 จอหน ดาลตนั (John Dalton) สรา งทฤษฎีอะตอม (Atomic theory) โดยนําเสนอวาอะตอมของธาตุหน่ึงยอมแตกตางกบั อะตอมของธาตุอ่ืนอะตอมของธาตุ เดียวกันยอ ม เหมือนกัน อะตอมของธาตตุ า งชนดิ กนั ยอม เขารวมกันได อะตอมไมอาจแบงแยกได (indivisible) และธาตุยอมสรา งขน้ึ จากอนภุ าคเล็ก ๆ เรียกวาอะตอม เดมิ ทนี นั้ มนษุ ยไ มท ราบวาไฟฟา และแมเหล็กเปน ปรากฏการณท่ีเก่ียวพนั กันจนกระท่ังในป ค.ศ.1820 ครูวทิ ยาศาสตรชาวเดนมารกช่ือ ฮันส ครสิ เตียน ออรส เตด (Hans Christian Ersted) ได คนพบความสมั พันธระหวา งไฟฟา กบั แมเหล็กในระหวา งเตรียมการสอน โดยเขาพบวา กระแสไฟฟา ที่ไหลอยูในลวดตัวนาํ กอใหเ กดิ สนามแมเ หลก็ ทีส่ ามารถทาํ ใหเ ขม็ ทศิ กระดกิ ได ในปเ ดียวกนั องั เดร มารี แอมแปร (Andre Marie Ampere) นกั ฟสกิ สแ ละนักคณิตศาสตร ชาวฝรงั่ เศสไดนาํ เสนอเทคนิคในการวดั ปรมิ าณกระแสไฟฟา และกฎทเี่ กี่ยวกับแมเ หลก็ ไฟฟาท่ีเรยี กวา “กฎของแอมแปร” ป ค.ศ. 1823 ไมเคิล ฟาราเดย ไดทดลองใชลวดตัวนําขดเปนวงหลายๆ รอบ หรือท่ี เรียกวาคอยด (Coil) จากนนั้ ตอ ปลายท้ังสองของขดลวดเขา กับกลั วานอมเิ ตอรแลวทดลองสอดแทง แมเหล็กเขา ไปในระหวา งขดลวดเขาพบวา กลั วานอมิเตอรกระดกิ ไปขา งหนึ่งและพอแมเหล็กหยุดน่ิง เขม็ ก็เบนกลับทีเ่ ดมิ พอเขาดึงแทงแมเหล็กออกเข็มก็เบนไปอีกทางหนงึ่ ตรงขา มกบั ตอนแรกแลว หยดุ นิ่ง สิ่งที่เขาคนพบก็คือ เสนแรงแมเหล็กตัดกับขดลวดสามารถใหกําเนิดไฟฟาได เขาเรียก สาขาวชิ าวิศวกรรมอิเลก็ ทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลยั ราชภัฏอุดรธานี 9

เอกสารประกอบการสอนวชิ าวิศวกรรมอเิ ล็กทรอนิกส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี กระแสไฟฟา ทเี่ กดิ ขึน้ วานีว้ า กระแสไฟฟา เหนย่ี วนํา (Induced current) ซึง่ เขาพบวากระแสไฟฟา เหนยี่ วนาํ จะเกดิ ก็ตอ เมอ่ื มีการเคลื่อนที่ตดั กนั ของสนามแมเ หล็กกับขดลวดเทา นนั้ ถาหยุดเคล่อื นท่ี กระแสไฟฟาก็หายไป เขาจึงมีแนวคดิ ทจ่ี ะใหก ระแสไฟฟา ไหลอยตู ลอดเวลา จึงหมุนขดลวดตัดกับ สนามแมเหล็กตลอดเวลาเกิดสิง่ ประดิษฐทีเ่ รยี กวาไดนาโมในเวลาตอมา ท่ีถือวาเปนเครื่องแรกของ โลกท่ไี มต องใชป ฏกิ ริ ิยาทางเคมเี หมือนเดมิ ป ค.ศ. 1826 โอหม (Georg Simon Ohm) พบกฎที่สําคัญมากทางไฟฟาที่รจู ักกันในทกุ วันนี้ นัน่ กค็ อื กฎของโอหม (Ohm‘s law) โดยโอหมพบวา เมื่ออุณหภูมิคงท่ีกระแสที่ไหลผานลวดตัวนํา เปน ปฏิภาคตรงกบั ความตางศกั ยส ว นกลับของคาคงท่ีของการแปรน้ีวา ความตานทานของเสน ลวด โอหมพบดวยวาความตานทานของเสนลวดเปนปฏิภาคตรงกับความยาวและเปนปฏิภาคกับพ้ืนที่ ภาคตดั ขวางของเสน ลวดนนั้ ป ค.ศ. 1838 แซมมวล มอรส นกั ประดิษฐชาวอเมริกนั ไดประดษิ ฐเ ครื่องโทรเลขแบบไฟฟา ข้ึนมาเพื่อสง ขอมูลท่ีเปน รปู แบบของจุด (Dot) และขดี (Dash) บนสายสาํ สัญญาณเสน เดยี ว ซ่ึงดีกวา ของนกั ประดิษฐช าวองั กฤษคอื เซอร ชาลส วีตสโตนบริดจ ผปู ระดิษฐเครื่องดนตรีแอคคอเดียนและ หลกั การสรางภาพสามมิตซิ ึง่ ตองใชส ายนาํ สัญญาณถึงหา สาย ป ค.ศ. 1846 โจเซพ เฮนรี ศาสตราจารยด านคณิตศาสตรแ หง มหาวิทยาลยั พรินซตนั ไดนาํ ขดลวดมาพันรอบแกนเหล็กหลายๆรอบ เม่ือปลอยกระแสไฟฟาเขาในขดลวดเขาพบวาทําใหเกิด อํานาจแมเ หล็กข้ึนเขาเปน ประดิษฐเ ครื่องวัดไฟฟา มอเตอรก ระดง่ิ ไฟฟา และศกึ ษาเรอ่ื งจดุ ดบั และการ แผรังสีของดวงอาทิตย หนวยของตัวเหน่ียวนําคือ เฮนรี (H) ก็ไดมาจากชื่อนักวิทยาศาสตร นอกจากนี้เขายงั เปน คนคน พบวา ถามี การเปลี่ยนแปลงสนามแมเหล็กจะกอ ใหเ กิดกระแสไฟฟา ขนึ้ ใน วงจรซงึ่ เปนความรูทน่ี าํ ไปสรางเครอ่ื งกาํ เนดิ ไฟฟา ป ค.ศ. 1859 ยูลีอุส เพลอเคอร (Julius Pluecker) ศกึ ษารังสแี คโทด (Cathode rays) ซงึ่ คนุ เคยกวาในช่ือวา ลาํ อเิ ลก็ ตรอน (Electron beams) เขาประดษิ ฐห ลอดรงั สีแคโทด (Cathode ray tube หรอื CRT) ท่ีชว ยใหม องเหน็ ลําอเิ ล็กตรอนได ป ค.ศ. 1869 ดิมติ รี เมนเดเลเยฟ (Dmitri Mendeleev) นาํ เสนอกฎพรี ิออดิก (Periodic Law) โดยจดั ธาตุท้งั หมดเปน 7 ประเภทตามสมบตั ิที่คลายคลึงกันและเรยี งกันตามน้าํ หนกั เชงิ อะตอม (Atomic weight) ป ค.ศ.1873 เจมส เคลิรก แม็กซ เวลล นักคณิตศาสตรชาวสก็อต แ ล น ด ไ ด ทํ า ก า ร ท ด ล อ ง เ ก่ี ย ว กั บ สาขาวชิ าวิศวกรรมอิเลก็ ทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลยั ราชภัฏอดุ รธานี 10

เอกสารประกอบการสอนวิชาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี ทฤษฎีแมเหล็กไฟฟาแบบด้ังเดิม (Classical electromagnetic theory) และเขาไดนําเสนอวา “ชองวาง : space” มีจริงและชองวางน้ีบรรจุไวดวยสนามแมเหล็กไฟฟา เขาไดรวบรวมความรู ท้ั ง ห มด จ า กก า รศึก ษ า แ ล ะก า รท ด ล อ ง ม าส ร า งเ ป น ชุ ด ส ม กา รอ ธิ บ า ย ค ว าม สัม พั น ธ ร ะห ว า ง สนามแมเหล็กและสนามไฟฟา ทฤษฎดี งั กลาวแสดงใหเห็นวา “การเปล่ียนแปลงสนามไฟฟาทําให เกดิ สนามแมเหล็กและการเปล่ียนแปลงสนามแมเหลก็ ก็ทาํ ใหเกิดสนามไฟฟาตอเนื่องกันไป” การ คน พบของเขาถอื วา สงผลกระทบตอวงการไฟฟา อยางใหญห ลวง จนกระทง่ั ไอนสไตนไ ดกลา วชน่ื ชม และยกยองผลงานของแมกซเวลลวา เปน “การรวบรวมเปน หน่ึงทางทฤษฎีที่ยิ่งใหญเปนอันดับสอง ของวิชาฟส กิ ส” นบั ตัง้ แตมกี ารรวมทฤษฎที ี่เก่ียวกบั กลศาสตรแ บบดั้งเดมิ ของนิวตัน ตารางท่ี 1.2 สมการของแมกซเวล ขอ ท่ี สมการ ขอ ท่ี สมการ 3 1 E   B E   t 4 B  0 2 H J  D t ตารางท่ี 1.3 ความหมายตามสมการของแมกซเ วลล ขอ ท่ี ความหมาย 1 การเปลยี่ นแปลงสนามไฟฟาทาํ ใหเ กดิ สนามแมเ หลก็ และการเปลยี่ นแปลงสนามแมเ หลก็ ทาํ ใหเ กิดสนามไฟฟา ตอ เนอื่ งกนั ไป 2 ความหนาแนนกระแสทีไ่ หลผานตวั นาํ ทาํ ใหเ กดิ สนามแมเ หล็กสว นกระแสในฉนวนไฟฟา อยูในรูปแบบกระแสการขจดั (Displacement current) 3 ประจทุ าํ ใหเกดิ สนามไฟฟาเสมอ (เสนแรงไฟฟา มจี ดุ เริม่ ตนจากประจบุ วก) 4 สนามแมเ หล็กมสี องขวั้ เสมอ (No magnetic monopole) สาขาวิชาวศิ วกรรมอเิ ล็กทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลยั ราชภัฏอดุ รธานี 11

เอกสารประกอบการสอนวิชาวิศวกรรมอเิ ล็กทรอนกิ ส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี รูปท่ี 1.6 ววิ ัฒนาการของวงจรอิเลก็ ทรอนิกสท ่เี กิดจากผลงานของเจมส เคลิรก แมกซเ วลล 1.3 จดุ เริ่มตน ของอิเลก็ ทรอนกิ ส ป ค.ศ. 1879 เซอรว ิลเลยี ม ครูกส ไดศ ึกษาสมบัตขิ องรงั สแี คโทดและพบวา รงั สแี คโทดจะ เคลอ่ื นเปนเสนตรงออกจากข้ัวแคโทดและถา ยประจลุ บใหก บั วัตถทุ ม่ี นั กระทบ เมอ่ื กระทบผนงั หลอดแกวก็เกดิ การเรอื งแสง (Fluoresce) และพบวา รังสที าํ ใหลอ ใบพดั ทตี่ รงึ ไวบังทางเคลอ่ื นที่ ลําแสงหมนุ ติ้วซง่ึ แสดงวา รงั สแี คโทดมมี วล นอกจากนยี้ ังพบวา ลาํ รังสแี คโทดสามารถเบย่ี งเบนไปมา ไดด ว ยสนามไฟฟา หรอื สนามแมเหลก็ จากภายนอก ซงึ่ แสดงวา รังสีแคโทดมีประจุไฟฟา ลบ ป ค.ศ. 1882 นิโคลา เทสลา นักวิทยาศาสตรอเมริกัน เช้ือสายฮังการี ไดคิดคนระบบการ จายกําลังไฟฟาแบบกระแสสลับแทนระบบการจายกําลังดวยไฟฟา กระแสตรงของ โทมัส อัลวา เอดสิ ัน ระบบสง กาํ ลังงานไฟฟา กระแสสลับทีม่ ีขอ ดีกวา ระบบการสงกําลังงานแบบไฟฟากระแสตรง ในเรอื่ งของการลดการสญู เสียเน่ืองจากการแผกาํ ลังงานความรอน ทาํ ใหส ามารถใชส ายนําสญั ญาณท่ี ขนาดเล็กกวาและสงไปไดไกลกวา นอกจากน้ีเขายังเปนผูคนพบมอเตอรไฟฟาแบบเหนี่ยวนําท่ี สามารถใชงานไดเปน คร้งั แรกในป ค.ศ. 1888 หลงั จากที่ไดพยายามขายสิทธิบัตรมอเตอรไฟฟากวา 10 ป ชื่อของเขาถูกนํามาใชเ ปนหนวยหลกั ของแมเหล็กไฟฟา เพอื่ เปน เกยี รตใิ นเวลาตอ มา สาขาวิชาวศิ วกรรมอิเล็กทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลัยราชภัฏอุดรธานี 12

เอกสารประกอบการสอนวิชาวิศวกรรมอเิ ล็กทรอนกิ ส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี รปู ท่ี 1.7 นโิ คลา เทสลา นกั วิทยาศาสตรอเมริกนั เชื้อสายฮงั การีผูคดิ คนระบบ การจา ยกาํ ลังไฟฟาแบบกระแสสลับ ทม่ี าของภาพ : http://en.wikipedia.org/wiki/Nikola_Tesla ป ค.ศ. 1883 โทมัส อลั วา เอดสิ นั นักประดิษฐชาวอเมริกนั ไดคนพบปรากฏการณการไหล ของกระแสไฟฟาในหลอดไฟที่เกิดจากการอุนไสหลอด (Filament) ใหรอนแลวเกิดการไหลของ กระแสไปยังข้ัวไฟฟาใกลเคียง (Plate) เรียกปรากฏการณนี้วาปรากฏการณของเอดิสัน (Edison’s effect) เอดสิ นั เปนนักประดษิ ฐผูยง่ิ ใหญข องโลก เพราะคดิ คน สิ่งประดิษฐมากมายหลายชนิดเชน รูปท่ี 1.8 โทมัส อลั วา เอดสิ ัน นกั วิทยาศาสตรช าวองั กฤษ ที่มาของภาพ : http://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Edison สาขาวิชาวศิ วกรรมอเิ ล็กทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี 13

เอกสารประกอบการสอนวิชาวศิ วกรรมอิเล็กทรอนกิ ส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี ระบบการจายกําลังไฟฟาแบบกระแสตรง หลอดไฟฟา เคร่ืองเลนจานเสียง กลองถายภาพยนตร เครื่องขยายเสยี ง หบี เสยี ง เคร่ืองบันทกึ เสยี งหรือแมแตเกา อ้ไี ฟฟาสําหรับนักโทษประหาร ได ป ค.ศ.1888 รูดอลฟ ไฮนริช เฮิรตซ (Rudolph Heinrich Hertz) ไดทําการทดลองเพื่อ พิสูจนวาสมการของแม็กซเวลลมีความเปนไปไดในทางปฏิบัติหรือไม โดยการทดลองรับสงคล่ืน แมเ หลก็ ไฟฟาในหองทดลอง เครื่องมอื ที่เฮิรตซส รา งขน้ึ สามารถนาํ คล่นื แมเ หล็กไฟฟาในอากาศมาใช ใหเกดิ ประโยชนในทางการส่ือสารได ผลงานชิ้นนี้ก็ทําใหเขาไดรับการยกยองนําชื่อไปตั้งเปนหนวย ของความถ่ีคลื่นวิทยุวา เฮิรตซมาจนกระท่ังปจจุบนั ยุคคลื่นแมเหล็กไฟฟา จึงไดเร่ิมตนขึ้นดวยการ พัฒนาวิทยุ เอก็ ซเ รยก ารแพทย เตาไมโครเวฟ และโทรศพั ทมือถอื กนั อยูใ นปจ จบุ นั ในตนป ค.ศ. 1898 มารโคนี ไดส รางสถานวี ิทยุกระจายเสยี งออกอากาศทาํ ใหสํานักงาน หนังสอื พิมพเ ดลีเอก็ ซเพรสในกรุงลอนดอน เกดิ ความสนใจในเครือ่ งรับสง วทิ ยขุ องมารโ คนแี ละได ตดิ ตอ ขอซอ้ื ไปใชในการสงขาวสาร หลงั จากนน้ั มารโ คนีไดป รบั ปรุงและพัฒนาเครอ่ื งสงวิทยขุ องเขาได สาํ เรจ็ ในวันที่ 27 มนี าคม พ.ศ. 1899 จงึ มกี ารจดลขิ สทิ ธแิ์ ละพัฒนาเพิ่มประสิทธภิ าพเครอื่ งสงวทิ ยุ ของเขา จนสามารถกระจายเสยี งสง ขาวสารขา มมหาสมุทรแอตแลนตกิ ได โดยในป ค.ศ. 1901 เปน ป ท่มี ารโคนไี ดทาํ การทดลองการสอื่ สารแบบไรส ายทถ่ี อื ไดว าเปนการทดลองคร้ังประวตั ศิ าสตรน น่ั คอื การทดลองสง สญั ญาณขามมหาสมทุ รแอตแลนตกิ โดยมารโคนีเดินทางไปตง้ั เครอ่ื งรับสัญญาณวิทยทุ ี่ แหลมคอดในสหรฐั อเมรกิ า เพอ่ื รบั สญั ญาณทจ่ี ะสง มาจากองั กฤษแตก ารทดลองครง้ั แรกไมป ระสบ ผลสําเรจ็ เนอื่ งจากลมพายุทพี่ ัดรนุ แรงประกอบกบั เสาอากาศทเี่ ขาตดิ ตงั้ ไวท โ่ี พลดฮ ูประเทศอังกฤษ ถูกพายุพดั ไดรับความเสยี หาย เขาจงึ ตัดสนิ ใจยายไปทําการทดลองท่ีเกาะนวิ ฟาวดแลนดซ่ึงเปนอาณา นคิ มของอังกฤษ มารโคนพี รอ มกบั ผูชว ยไดต ดิ ตงั้ เครอื่ งรับวิทยุบนยอดเขาเรยี กวา “ซิกแนล ฮลิ ล” และเร่ิมรับสญั ญาณท่ีสง มาจากประเทศองั กฤษ เมอ่ื วนั ที่ 12 ธนั วาคม พ.ศ. 1901 การทดลองทาํ ให เขามีชือ่ เสยี งจนเปน ทรี่ จู กั ไปทั่วโลก หนงั สอื พมิ พย ักษใ หญเ ชน นวิ ยอรกไทมแ ละลอนดอนไทมไดล ง พมิ พวาเขาเปนนักวทิ ยาศาสตรทย่ี ่งิ ใหญข องโลก ในป ค.ศ. 1901 เชนกัน โจเซฟ เจ ทอมสัน นักฟสิกสผูคนพบอิเล็กตรอนชาวอังกฤษได ประยกุ ตท ฤษฎีทีเ่ ขาคน พบ นํามาสรางหลอดสญุ ญากาศแบบหลอดรงั สีคาโธด (Cathode ray tube) ซ่งึ เปนตนแบบของอปุ กรณอเิ ล็กทรอนิกสท ี่ใชใ นวงจรตางๆ มากมายรวมทง้ั คอมพิวเตอร ผลของการ คนพบทําใหไ ดร บั รางวัล โนเบลสาขาฟสิกสใ นป ค.ศ. 1906 สาขาวิชาวศิ วกรรมอเิ ล็กทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวิทยาลยั ราชภัฏอุดรธานี 14

เอกสารประกอบการสอนวิชาวศิ วกรรมอิเล็กทรอนิกส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี รูปท่ี 1.9 โจเซพ เจ ทอมสัน นกั วทิ ยาศาสตรชาวองั กฤษ ทมี่ าของภาพ : http://en.wikipedia.org/wiki/J._J._Thomson 1.4 ยุคของการพฒั นาหลอดสญุ ญากาศ ในชวงเวลาระหวางป ค.ศ. 1904-1947 ถือวาเปนชวงเวลาของการกอ กําเนิดและพัฒนาหลอด สุญญากาศซง่ึ เปน อุปกรณอิเล็กทรอนิกสที่ไดรับความสนใจอยางมากรวมถึงไดมีการพัฒนาใหดีขึ้น อยา งกวา งขวางในชว งเวลาดังกลาว ในป ค.ศ. 1904 จอหน เอ็มโบส เฟลมมิง นักประดษิ ฐชาว องั กฤษไดประดิษฐห ลอดสุญญากาศเรียงกระแสแบบสองข้ัว อุปกรณนี้ถูกเรียกในชื่ออื่นๆ อีกหลายชื่ออาทิ เชน ไดโอด สญุ ญากาศออสซิเลชนั่ วาวว วาวว เทอรม ิโอนิค เคโนตรอน รปู ท่ี 1.10 จอหน เอ็มโบส เฟลมมิง นกั ประดิษฐช าวองั กฤษผปู ระดษิ ฐห ลอดสญุ ญากาศ แบบสองขวั้ เมอ่ื ป ค.ศ. 1904 ที่มาของภาพ : http://chem.ch.huji.ac.il/history/fleming.htm สาขาวิชาวิศวกรรมอเิ ลก็ ทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏอุดรธานี 15

เอกสารประกอบการสอนวชิ าวศิ วกรรมอิเล็กทรอนิกส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี โดยการประดิษฐอุปกรณน ้ีถือวาเปนการเร่ิมตน ของการผลิตอุปกรณอิเล็กทรอนิกสท่ีอยูในยุคของ หลอดสญุ ญากาศได เพราะมีการใชงานไดโอดของเฟมมิ่ง ในการสรางวงจรภาครับของเคร่ืองรับ วทิ ยแุ ละเรดารกวา 50 ป จนกระทงั้ เขาสูย คุ ของอปุ กรณสารกึ่งตัวนํา ในป ค.ศ. 1906 ลี เดอ ฟอรเรส นักประดิษฐ ชาวอเมริกนั ไดนําหลอดสญุ ญากาศของเฟมม่ิงมา ใสแผนกริดเขาไป ทําใหไดหลอดสุญญากาศท่ีมี สามข้ัว ซ่ึงสามารถนํามาสรา งเปนตัวขยายสัญญาณ (ไตรโอด) เปนตัวแรกของโลก ใชในการรับ สัญญาณ โทรเลขขนาดเลก็ ทส่ี ง มาจากระยะไกลๆ เขาเรียกอุปกรณดงั กลา ววา ออดิออน (Audion) เขายังประดษิ ฐห ลอดไตรโอดเพื่อขยายสญั ญาณเสยี งพูดและเสียงดนตรใี หแรงขน้ึ แลว นาํ ไปกระจาย เสยี งโอเปราผานเรดิโอเทเลโฟนในป ค.ศ. 1915 การประดิษฐของเขาถือวาเปนรากฐานที่สําคัญใน การใหก ําเนดิ ระบบกระจายเสียงวิทยุ ทีวี เรดาร โทรศพั ทและคอมพิวเตอร ทําใหเกิดต่ืนตัวอยาง มากในอตุ สาหกรรมการผลิตหลอดสญุ ญากาศ โดยมียอดการผลติ เพ่ิมจากประมาณ 1 ลานหลอด ใน ป ค.ศ. 1922 ไปเปนประมาณ 100 ลา นหลอด ในป 1937 ถึงแมหลอดสุญญากาศจะมีประโยชน อยางมากมาย แตก ็มขี อเสียเร่อื งขนาดและการขนาดแรงดันไฟฟาในการทํางานและเหนืออ่ืนใดคือ วงจรทสี่ รา งขึน้ มคี วามนา เชือ่ ถอื ต่าํ และเสยี งา ย รปู ที่ 1.11 ลี เดอ ฟอรเ รส นักประดษิ ฐชาวอเมริกัน ผปู ระดษิ ฐห ลอดสุญญากาศ แบบสามขัว้ ท่ีปรบั ปรุงจากหลอดสญุ ญากาศของเฟลมมงิ ทีม่ าของภาพ : http://en.wikipedia.org/wiki/Lee_De_Forest สาขาวชิ าวิศวกรรมอเิ ลก็ ทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลัยราชภัฏอุดรธานี 16

เอกสารประกอบการสอนวิชาวศิ วกรรมอเิ ล็กทรอนกิ ส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี ป ค.ศ. 1909 โรเบริ ต แอนดรสู  มลิ ลิแกน (Robert Andrews Millikan) ได ทําการศึกษาคนควาเกี่ยวกับอิเล็กตรอน อยนู านถึง 7 ป จนเขาคนพบวา ขนาดประจุและมวลของอิเลก็ ตรอนมคี า 1.602 x 10-19 คูลอมบและ 9.11 x 10-28 กรมั ตามลาํ ดบั การทดลองน้ีมชี ื่อเสยี งและเปนที่รูจักในชื่อ “การทดลองหยดนํ้ามันของ มลิ ลิแกน” ป ค.ศ. 1911 เออรเนสต รัทเทอรฟอรด (Ernest Rutherford) ไดทําการทดลองโดยใช อนภุ าคแอลฟาเปน กระสุนยิงเขาไปในอะตอมของธาตุทองคํา กลา วคือใชทองคาํ ซึ่งตเี ปน แผน บางเปน เปากระสนุ จากการทดลองนเ้ี ขาประกาศวา ตรงกลางอะตอมมีนิวเคลียสซง่ึ หนาแนน และมี ประจบุ วก และมีอเิ ลก็ ตรอนอยูรอบ ๆ นวิ เคลียส ป ค.ศ. 1914 เอช. จี. เจ. โมสลีย (H. G. J. Moseley) ใชหลอดรังสีแคโทด (หลอดรังสี เอกซ) ท่ีมีเปาที่ทําจากโลหะชนิดตาง ๆ โดยที่เปาโลหะแตละชนิดจะปลอยรังสีเอกซท่ีเฉพาะตัว เสมอื นหนง่ึ เปน “ลายพิมพนิ้วมือ” ออกมา ธาตุท่มี มี วลมากกวา จะปลอ ยรงั สเี อกซทม่ี คี วามยาวคลน่ื สัน้ กวา ผลงานน้ีนําไปใชจัดเรยี งธาตุในตารางธาตุหรือตารางพีริออดิก โดยเรียงตาม “เลขอะตอม” (Atomic number) ของธาตซุ ่งึ เทา กับจาํ นวนโปรตอนในนิวเคลียสของธาตุนน้ั ป ค.ศ.1919 เอฟ ดบั เบิลยู แอสตัน (F.W. Aston) ใชแมสสเปกโตรกราฟแยกอนุภาคที่มี ประจไุ ฟฟาทําใหคนพบวาธาตุเดียวกันมีไดหลายไอโซโทปและอุปกรณน้ีใชตรวจหามวลของแตละ ไอโซโทปไดด วย ป ค.ศ. 1922 นลี ส โบร (Niels Bohr) สามารถอธิบายโครงสรางของอะตอมซ่งึ รองรับความ เปนระเบียบของธาตุในตารางพีริออดิก แบบจาํ ลองโครงสรา งอะตอมอันพิเศษของเขา ทําใหบรรจุ อะตอมลงในตารางไดต ามลาํ ดบั ทเ่ี รียงกันตามจาํ นวนอเิ ล็กตรอนในชน้ั วงโคจร (orbital shells) ป ค.ศ. 1923 หลยุ ส เดอ บรอยจ (Louise de Broglie) คนพบวาอเิ ล็กตรอนมีธรรมชาติคู (Dual nature) คอื เปนไดท ัง้ อนุภาคและคลน่ื ผลงานนี้และผลงานของไอนสไตนกับอีกหลาย ๆ คน รวมกันเกิดเปน ทฤษฎภี าวะคูอนภุ าคกับคลื่นซ่ึงแสดงวาพลงั งานทั้งหมดแสดงสมบตั ิเสมือนทั้งคลื่น และเสมอื นอนภุ าค ป ค.ศ. 1927 เวอรเนอร ไฮเซนแบรก (Werner Heisenberg) เปนคนแรกท่ีอธิบายอะตอม ดวยสตู รทีอ่ ะตอมสัมพันธก ับตําแหนงบนเสน สเปกตรมั เกดิ เปนหลักการไมมที ี่ส้นิ สุดหรอื หลกั ความไม แนนอน (Uncertainty principle) ท่ีมีแนวคิดวา ไมสามารถจะหาท้ังตําแหนงและความเร็วของ อนภุ าคไดใ นเวลาเดียวกนั สาขาวชิ าวิศวกรรมอเิ ลก็ ทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลัยราชภัฏอุดรธานี 17

เอกสารประกอบการสอนวิชาวศิ วกรรมอเิ ล็กทรอนิกส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี ป ค.ศ. 1929 จอหน ดักลัส ค็อกครอฟต (John Douglas Cockroft) และ เออรเนสต ซินตัน วอลตัน (Ernest Thomas Sinton Walton) ประดิษฐเคร่ืองเรงอนุภาคเชิงเสน (linear accelerator) สําหรับระดมยิงโปรตอนเขา ใสลเิ ทียมเพือ่ ผลติ อนุภาคแอลฟา ป ค.ศ. 1930 เออรว นิ ชโรดิงเจอร (Erwin Schrodinger) เสนอแนะศัพท “กลศาสตรคลืน่ ” (Wave mechanics) ซ่งึ เปนแบบจําลองทางคณิตศาสตรของอะตอมซ่ึงอธิบายวาอิเล็กตรอนที่อยู ภายในอะตอมเคลื่อนท่ีตอเนือ่ งดูเสมอื นกับเมฆทีปกคลมุ ช้ันบรรยากาศของโลก ป ค.ศ. 1930 พอล ดแิ รก (Paul Dirac) เสนอแนวคดิ “ปฏิยานุภาค” (Anti-particles) จาก ผลงานน้ีอกี 2 ปต อ มาในป ค.ศ. 1932 วิลเลียม เอช แอนเดอรส นั (William H. Anderson) ก็คน พบ โพซิตรอน (positron) ซึ่งก็คอื ปฏิยานุภาคของอิเล็กตรอนท่ีเรียกวา “แอนติอิเล็กตรอน” (Anti- electron) จากน้ันในป 1955 เซิรจและแชมเบอรเ ลน (Serge and Chamberlain) กค็ น พบ “แอนติ โปรตรอน” (Anti-proton) ป ค.ศ. 1932 เจมส แชดวกิ (James Chadwick) ใชอนภุ าคแอลฟายงิ ธาตเุ บริลเลยี มและคน พบวาอนภุ าคที่ถกู ปลอ ยออกมาไมมปี ระจมุ มี วลใกลเคียงกับโปรตอนหรืออนุภาคนิวตรอนนัน่ เอง ป ค.ศ. 1938 ลิเซอ ไมทเนอร (Lise Meitner) กับเพ่ือนรวมงานคือ ฮาน (Hahn) และ ชตราสสแมนน (Strassman) ทําการทดลองซ่ึงเปนการวางรากฐานการคนพบ “การแบงแยก นวิ เคลียส” ซ่งึ แสดงวาธาตุหนักสามารถจบั ยึดนิวตรอนและกลายเปนผลผลติ ทไ่ี มเ สถียรหรือกลาวอกี นัยหนงึ่ คือ นวิ เคลยี สของอะตอมถกู แบงแยกเปนสว นท่เี ล็กลงพรอ มกบั ปลอ ยนวิ ตรอนออกมาอกี ทาํ ให เกดิ การแบงแยกนิวเคลียสตอ ไปอกี จนเปนปฏิกริ ยิ าลกู โซ ปชวงป ค.ศ. 1938 นี้ไดมีการพัฒนาระบบเรดารและระบบไมโครเวฟ อยางตอเนื่องเพ่ือ นําไปใชใ นการสรางเรดารตรวจจบั การโจมตที างอากาศของเคร่ืองบนิ ฝา ยขาศกึ 1.5 ยุคของการพฒั นาอุปกรณส ารกึง่ ตัวนํา ในป ค.ศ. 1947 เกิดการเปลี่ยนแปลงอยาง ยิ่งใหญในวงการอิเล็กทรอนิกสและถือวาเปน การกาวเขาสอู ุตสาหกรรมอิเลก็ ทรอนิกสยุคใหมโดยเมื่อวันที่ 23 ธันวาคม ค.ศ. 1947 นักวิจัยของ หองปฏบิ ตั กิ ารเบลลสามคนที่ประกอบไปดวย วิลเลียม แบรดฟอรด ช็อคเลย จอหน บารดีน และ วอลเตอร เฮาเซอร แบรตเทน ไดรว มกนั ประดิษฐทรานซสิ เตอรต ัวแรกของโลก ซ่ึงสงผลกระทบ อยา งย่ิงยวดตอวงการอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกสทําใหพวกเขาไดรับรางวัลโนเบลสาขาฟสิกสในป สาขาวิชาวศิ วกรรมอเิ ล็กทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวทิ ยาลยั ราชภัฏอดุ รธานี 18

เอกสารประกอบการสอนวิชาวิศวกรรมอิเล็กทรอนกิ ส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี 1956 ขอไดเปรียบของอุปกรณชนิดนี้ที่เหนือกวาหลอดสุญญากาศก็คือ มีขนาดเล็กและเบากวา รวมทง้ั มกี ารสญู เสยี ความรอนนอยกวา หลอดสุญญากาศ รปู ท่ี 1.12 นักวจิ ยั ของเบลลแ ลบ วลิ เลียม แบรดฟอรด ช็อคเลย จอหน บารด นี และวอลเตอร เฮาเซอร แบรตเทนไดรว มกนั ประดิษฐท รานซิสเตอรตวั แรกของโลก ท่มี าของภาพ : http://history-computer.com/ModernComputer/Basis/transistor.html 1.6 ยคุ ของการพฒั นาวงจรรวม ในป ค.ศ. 1958 พัฒนาการดานอิเล็กทรอนิกสไดกาวไปอีกขั้นเมื่อ Jack St. Clair Kilby แหงบรษิ ทั เท็กซัส อนิ สตรเู มนต และ Robert Noyce แหง บรษิ ทั แฟรไชดไดพ ัฒนากรรมวิธี รูปที่ 1.13 Jack St. Clair Kilby แหงบริษัท เท็กซสั อินสตรเู มนต และ Robert Noyce แหง บรษิ ัทแฟรไ ชด พัฒนากรรมวธิ ีการสรางวงจรรวมเปนผลสําเรจ็ ท่มี าของภาพ : http://www.pcworld.com/article/145290/TechVisionaries.html สาขาวิชาวศิ วกรรมอเิ ลก็ ทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวิทยาลยั ราชภัฏอดุ รธานี 19

เอกสารประกอบการสอนวิชาวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส 1 โดย อาจารย ดร. ระวี พรหมหลวงศรี ในการสรางวงจรรวมเปนผลสําเร็จท้ังนี้ในวงจรรวมหรือไมโครชิพประกอบไปดวยทรานซิสเตอร จํานวนหลายตัวเชอ่ื มตอรว มกับอุปกรณอ ่ืน ๆ เชนไดโอด ตวั ตา นทาน และตัวเกบ็ ประจุ รปู ที่ 1.14 ภาพตน แบบวงจรรวมที่ แจค็ คิลบยี  และ โรเบิรต นอยซ พฒั นาขน้ึ ทม่ี าของภาพ : http://www.electronics-lab.com/blog/?p=4266 1.6.1 พฒั นาการของวงจรรวม วงจรรวมหรอื วงจรเบด็ เสรจ็ (Integrated Circuit : IC) หมายถงึ วงจรท่นี ําเอาไดโอด ทรานซิสเตอร ตัวตานทาน ตัวเกบ็ ประจแุ ละองคป ระกอบวงจรตาง ๆ มาประกอบรวมกันบน แผนวงจรขนาดเลก็ บนฐานรองทเ่ี ปน แผน วสั ดซุ ิลคิ อนและบางทเี รยี กชิป การสรางองคป ระกอบวงจร ตางๆท่ีฝงอยบู นแผนผลกึ น้ีสวนใหญเ ปนชนิดท่เี รยี กวา โมโนลธิ ิคการสรา งองคประกอบวงจรบนผวิ ผลึก นจ้ี ะใชก รรมวิธีทางดานการถายภาพอยางละเอยี ดหรือโฟโตลโิ ธกราฟผ สมกบั ขบวนการทางเคมีทําให ลายวงจรมคี วามละเอยี ดสงู มากสามารถบรรจุประกอบวงจรไดจ าํ นวนมาก วงจรรวมทร่ี ูจกั กันดไี ดแ ก ไมโครโปรเซสเซอรซ ง่ึ ใชท าํ งานควบคมุ คอมพิวเตอรจ นถึงโทรศัพทมอื ถอื หรอื ไอซหี นวยความจาํ เปน อีกประเภทหน่ึงของวงจรรวมทม่ี คี วามสําคญั มากในยคุ ปจ จบุ นั ประเภทของไอซีสามารถแบง ไดต าม จํานวนเกตทสี่ รา งอยูบ นชิพนัน้ ๆ โดยท่ี - ขนาด SSI (Small Scale Integration) จะมตี งั้ แต 1 ถงึ 10 เกต - ขนาด MSI (medium scale integration) จะมตี ้ังแต 10 ถงึ 100 เกต - ขนาด LSI (large scale integration) จะมตี ้ังแต 100 ถงึ 10,000 เกต - ขนาด VLSI (Very large scale integration ) จะมตี งั้ แต 100,000 ถึง 10,000,000 เกต - ขนาด ULSI (Ultra-Large Scale Integration) จะมตี ั้งแต 1,000,000 เกตขึ้นไป สาขาวชิ าวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส คณะเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏอดุ รธานี 20