อุปกรณ์ไทริสเตอร์

หน่วยที่ 3 อุปกรณ์ไทริสเตอร์ อิเล็กทรอนิกส์ วิทยาลัยเทคนิคชุมพร

แผนการจัดการเรยี นรู้มุง้ เนน้ สมรรถนะ หน่วยที่ 3 สอนครงั้ ที่ 4-6 ช่ือหน่วย ชั่วโมงรวม 15 ชั่วโมง อุปกรณ์ไทริสเตอร์ 1. หวั ขอ้ เรือ่ ง 3.1 ไทรสิ เตอร์ ; Thyristor 3.2 เอสซอี าร์ ; SCR (Silicon Control Rectifier) 3.3 ไทรแอก ; TRIAC 3.4 ไดแอก ; DIAC 3.5.เอสซเี อส ; SCS (Silicon Controlled Switch) 3.6 จที ีโอ ; GTO (Gate Turn Off SCR) 2. สาระสำคญั ไทริสเตอร์ (Thyristor) เป็นอุปกรณส์ ารก่ึงตัวนำประเภททม่ี ีโครงสร้างรว่ มกัน 4 ตอน มขี าใช้งานต้ังแต่ 2, 3 และ 4 ขา ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อทำหน้าที่เป็นสวิตช์ตัดต่อวงจรไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดต่างๆ จัดเป็น สวิตชท์ างอิเล็กทรอนิกส์ท่ีพฒั นาใช้งานสวิตช์ทางกล ช่วยให้การตดั ต่อไม่เกิดประกายไฟตรงบริเวณหน้าสัมผัส มีความเร็วในการทำงานและหยุดทำงานเพิ่มขึ้น ง่ายในการควบคุมการทำงาน เช่น เอสซีอาร์ ไทรแอก ไดแอก เอสซเี อส จที โี อ เปน็ ต้น 3. สมรรถนะหลกั (สมรรถนะประจำหนว่ ย) แสดงความรเู้ กยี่ วกับอุปกรณ์ไทริสเตอร์ 4. สมรรถนะย่อย (สมรรถนะการเรยี นร)ู้ สมรรถนะท่วั ไป (ทฤษฎ)ี 1. แสดงความรเู้ ก่ียวกับสารกึ่งตัวนำ 2. แสดงความรู้เกี่ยวกับสารกึ่งตัวนำบรสิ ทุ ธ์ิ 3. แสดงความรูเ้ กย่ี วกบั สารก่ึงตัวนำผสม 4. แสดงความรู้เกย่ี วกบั สารก่ึงตวั นำชนดิ N 5. แสดงความรเู้ กยี่ วกับสารกึ่งตัวนำชนิด P 6. แสดงความรเู้ กีย่ วกบั คุณสมบตั ิของสารก่ึงตัวนำชนิด N และชนดิ P สมรรถนะทพี่ งึ ประสงค์ (ทฤษฎ)ี เมื่อผเู้ รียนไดศ้ ึกษาเนื้อหาในบทนแ้ี ล้ว ผเู้ รียนสามารถ 1. บอกสารก่ึงตวั นำได้ถูกต้อง 2. บอกสารกึ่งตวั นำบริสทุ ธ์ิได้ถกู ต้อง 3. บอกสารก่ึงตวั นำผสมไดถ้ ูกตอ้ ง 4. บอกสารกึง่ ตวั นำชนิด N ได้ถูกต้อง 5. บอกสารก่งึ ตัวนำชนิด P ได้ถกู ต้อง 6. อธบิ ายคณุ สมบตั ิของสารกึ่งตัวนำชนิด N และชนดิ P ได้ถูกต้อง

แผนการจดั การเรยี นรมู้ ุ้งเนน้ สมรรถนะ หน่วยที่ 3 สอนครั้งที่ 4-6 ช่ือหน่วย ชว่ั โมงรวม 15 ชั่วโมง อปุ กรณ์ไทริสเตอร์ สมรรถนะท่ัวไป (ปฏิบัติ) 1. แสดงทกั ษะการต่อและทดสอบวงจรอปุ กรณ์ไทรสิ เตอร์ สมรรถนะท่ีพึงประสงค์ (ปฏบิ ัติ) เมอ่ื ผเู้ รียนได้ศึกษาเน้ือหาในบทนแ้ี ลว้ ผู้เรยี นสามารถ 1. ต่อและทดสอบวงจรอุปกรณ์ไทรสิ เตอรไ์ ด้ถกู ต้อง 5. กจิ กรรมการเรียนการสอน ในการจัดการเรียนการสอนรายวชิ าอุปกรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์และวงจร (20105-2005) ได้กำหนด กิจกรรมการเรียนการสอนให้ผู้เรยี นไดเ้ กิดการเรยี นรโู้ ดยใชก้ ระบวนการจดั การเรียนการสอนแบบ MIAP และ ใช้เทคนคิ การจัดการเรียนรู้แบบ Active Learning แบบการเรยี นรแู้ บบร่วมมือ (Collaborative learning group) โดยมีข้นั ตอนการจัดกจิ กรรมการเรียนการสอน ดงั น้ี กิจกรรมการเรยี นการสอน (สอนครง้ั ท่ี 4 ) เวลา 5 ช่วั โมง/สปั ดาห์ 1. ครผู สู้ อนชแี้ จงรายละเอียดเกี่ยวกับสมรรถนะการเรยี นรู้ประจำหนว่ ย และสมรถถนะทพ่ี งึ ประสงค์ การวัดและประเมนิ ผลการเรยี น คุณลักษณะอนั พึงประสงค์ และข้อตกลงในการจดั การเรยี นการสอน 2. ครูผูส้ อนแสดงตวั อยา่ งเกี่ยวกบั อปุ กรณ์ไทริสเตอร์ 3. ครูผู้สอนถา่ ยทอดความรู้ ในหนว่ ยท่ี 3 เรื่องอุปกรณ์ไทริสเตอร์ 4. ครผู ู้สอนแสดงใบงานการสาธติ การหาอปุ กรณ์ไทริสเตอร์ พร้อมอธบิ ายข้ันตอนการปฏิบัตติ ามใบงาน 5. ครูผู้สอนให้ผูเ้ รียนแบ่งกลุ่ม และปฏิบัตติ ามขั้นตอนใบงานอปุ กรณ์ไทริสเตอร์ 6. ครูผสู้ อนประเมินผลการปฏิบตั งิ านของผู้เรียน และให้ผ้เู รียนชว่ ยกนั สรปุ สาระสำคญั ของเร่อื งทเี่ รยี นประจำ สปั ดาห์ ครเู นน้ ยำ้ ให้ผเู้ รยี นตระหนักถึงหลกั ปรัชญาเศรษฐกจิ พอเพยี งในส่วนของความรบั ผดิ ชอบในด้าน การเรียน ตระหนักถึงความมวี ินัย ตรงต่อเวลา และมีจติ อาสาในการปฏบิ ตั งิ านร่วมกันในการทำงาน ในเรือ่ งอุปกรณไ์ ทริสเตอร์ กิจกรรมการเรยี นการสอน (สอนคร้ังท่ี 5 ) เวลา 5 ชั่วโมง/สัปดาห์ 1. ครูผสู้ อนชแี้ จงรายละเอยี ดเกี่ยวกบั สมรรถนะการเรยี นรู้ประจำหน่วย และสมรถถนะท่ีพงึ ประสงค์ การวัดและประเมนิ ผลการเรียน คณุ ลักษณะอนั พึงประสงค์ และขอ้ ตกลงในการจัดการเรียนการสอน 2. ครผู ู้สอนแสดงตวั อยา่ งเก่ียวกบั อปุ กรณ์ไทริสเตอร์ 3. ครผู ้สู อนถา่ ยทอดความรู้ ในหน่วยท่ี 3 เรื่องเอสซีอาร์ ไทรแอก ไดแอก 4. ครผู สู้ อนแสดงใบงานการสาธิตการหาเอสซีอาร์ ไทรแอก ไดแอก พร้อมอธบิ ายขน้ั ตอนการปฏิบัติตาม ใบงาน 5. ครูผู้สอนให้ผเู้ รียนแบ่งกล่มุ และปฏบิ ัติตามขนั้ ตอนใบงานการหาเอสซีอาร์ ไทรแอก ไดแอก 6. ครูผสู้ อนประเมนิ ผลการปฏิบัตงิ านของผู้เรียน และให้ผูเ้ รยี นชว่ ยกันสรุปสาระสำคัญของเร่ืองทีเ่ รยี นประจำ สปั ดาห์ ครเู น้นย้ำให้ผูเ้ รยี นตระหนักถึงหลกั ปรชั ญาเศรษฐกิจพอเพยี งในส่วนของความรับผดิ ชอบในด้าน การเรยี น ตระหนกั ถงึ ความมีวินัย ตรงต่อเวลา และมจี ิตอาสาในการปฏบิ ัตงิ านรว่ มกันในการทำงาน ใน เรื่องเอสซอี าร์ ไทรแอก ไดแอก

แผนการจดั การเรียนรูม้ งุ้ เน้นสมรรถนะ หนว่ ยท่ี 3 สอนครั้งที่ 4-6 ชื่อหน่วย ชวั่ โมงรวม 15 ชั่วโมง อปุ กรณ์ไทรสิ เตอร์ กิจกรรมการเรยี นการสอน (สอนครั้งที่ 6 ) เวลา 5 ชั่วโมง/สัปดาห์ 1. ครูผสู้ อนชีแ้ จงรายละเอยี ดเก่ียวกบั สมรรถนะการเรียนรู้ประจำหน่วย และสมรถถนะท่ีพึงประสงค์ การวดั และประเมนิ ผลการเรยี น คณุ ลกั ษณะอันพึงประสงค์ และข้อตกลงในการจดั การเรยี นการสอน 2. ครูผู้สอนแสดงตวั อย่างเกย่ี วกบั อุปกรณไ์ ทรสิ เตอร์ 3. ครูผูส้ อนถา่ ยทอดความรู้ ในหนว่ ยท่ี 3 เร่ืองเอสซเี อส จีทโี อ 4. ครผู สู้ อนแสดงใบงานการสาธิตการหาเอสซีเอส จีทีโอ พร้อมอธิบายข้นั ตอนการปฏบิ ัติตามใบงาน 5. ครูผสู้ อนให้ผู้เรียนแบง่ กลุม่ และปฏิบตั ติ ามขนั้ ตอนใบงานเอสซีเอส จีทีโอ 6. ครผู สู้ อนประเมินผลการปฏิบัตงิ านของผเู้ รียน และให้ผเู้ รยี นช่วยกันสรุปสาระสำคญั ของเรอ่ื งท่เี รียนประจำ สปั ดาห์ ครูเน้นย้ำให้ผเู้ รยี นตระหนักถึงหลักปรัชญาเศรษฐกจิ พอเพียงในสว่ นของความรับผิดชอบในดา้ น การเรยี น ตระหนักถึงความมวี ินัย ตรงต่อเวลา และมจี ิตอาสาในการปฏิบตั งิ านรว่ มกันในการทำงาน ใน เรือ่ งเอสซเี อส จีทีโอ 6. สือ่ การสอน 1. เอกสารประกอบการสอน 2. เอกสารประกอบการเรียน 3. สอ่ื นำเสนอ Power Point 7. งานที่มอบหมาย /กิจกรรม ให้นักเรยี นทำแบบฝึกหัดเสรมิ ทักษะ ทา้ ยหน่วยการเรยี นที่ 3 8. การวัดและประเมินผล วิธกี าร เครือ่ งมือ เกณฑ์ วัดผล/ประเมนิ ผล -ทำแบบฝกึ หดั เสรมิ -ผ่านเกณฑร์ ้อยละ 60 ทกั ษะทา้ ยหน่วย -แบบฝึกหดั เสรมิ ทักษะ 1.สมรรถนะท่ีพึงประสงค์ -ปฏิบัติตามใบงาน ทา้ ยหน่วย -ผา่ นเกณฑ์ร้อยละ 80 -แบบประเมินผลการ 2.คณุ ลกั ษณะอันพึง -ประเมินคุณลกั ษณะอัน ปฏบิ ตั ิงาน ประสงค์ พงึ ประสงค์ -แบบประเมิน คุณลกั ษณะอันพึง ประสงค์

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร Kl หน่วยที่ 3 อุปกรณ์ไทริสเตอร์ หวั ข้อเรื่อง 3.1 ไทริสเตอร์ 3.2 เอสซีอาร์ 3.3 ไทรแอก 3.4 ไดแอก 3.5. เอสซีเอส 3.6 จีทีโอ แนวคดิ สำคญั ไทริสเตอร์ (Thyristor) เป็นอุปกรณ์สารก่ึงตวั นาประเภทที่มีโครงสร้างร่วมกนั 4 ตอน มีขา ใช้งานต้งั แต่ 2, 3 และ 4 ขา ถูกสร้างข้ึนมาเพื่อทาหน้าท่ีเป็ นสวิตช์ตดั ต่อวงจรไฟฟ้าและอุปกรณ์ ไฟฟ้าชนิดตา่ ง ๆ จดั เป็นสวิตชท์ างอิเลก็ ทรอนิกส์ที่พฒั นาใชง้ านสวิตชท์ างกล ช่วยใหก้ ารตดั ต่อไม่ เกิดประกายไฟตรงบริเวณหนา้ สัมผสั มีความเร็วในการทางานและหยดุ ทางานเพิ่มข้ึน และง่ายใน การควบคมุ การทางาน เช่น เอสซีอาร์ ไทรแอก ไดแอก เอสซีเอส จีทีโอ เป็นตน้

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร จดุ ประสงค์กำรเรียนรู้ จุดประสงค์ทว่ั ไป เพอ่ื ใหม้ ีความรู้ ความเขา้ ใจ เก่ียวกบั อปุ กรณ์ไทริสเตอร์ มีคุณลกั ษณะอนั พงึ ประสงค์ คณุ ธรรม จริยธรรม และกิจนิสยั ในงานอาชีพที่ดี จดุ ประสงค์เชิงพฤตกิ รรม 1. บอกลกั ษณะของอปุ กรณ์ไทริสเตอร์ไดถ้ ูกตอ้ ง 2. บอกโครงสร้างของอปุ กรณ์ไทริสเตอร์ไดถ้ กู ตอ้ ง 3. เขยี นสญั ลกั ษณ์ของอปุ กรณ์ไทริสเตอร์ไดถ้ กู ตอ้ ง 4. อธิบายการทางานของอปุ กรณ์ไทริสเตอร์ไดถ้ กู ตอ้ ง 5. บอกลกั ษณะสมบตั ิทางไฟฟ้าของอุปกรณ์ไทริสเตอร์ไดถ้ ูกตอ้ ง 6. อธิบายการตรวจสอบสภาพการทางานของอปุ กรณ์ไทริสเตอร์ไดถ้ กู ตอ้ ง 7. แสดงพฤติกรรมลกั ษณะนิสัยท่ีดีในการปฏิบตั ิงานดว้ ยความรับผิดชอบ ความมีวนิ ัย ความสะอาด และความซ่ือสตั ยส์ ุจริต

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร เนื้อหำสำระ บทนำ ไทริสเตอร์ (Thyristor) เป็นอปุ กรณ์สารก่ึงตวั นาประเภทที่มีโครงสร้างร่วมกนั 4 ตอน มีขาใช้ งานต้งั แต่ 2, 3 และ 4 ขา ถูกสร้างข้ึนมาเพ่ือทาหนา้ ที่เป็นสวิตชต์ ดั ต่อวงจรไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้า ชนิดต่าง ๆ มีความเร็วในการทางานและหยดุ ทางานเพิ่มข้ึน และง่ายในการควบคุมการทางาน เช่น เอสซีอาร์ ไทรแอก ไดแอก เอสซีเอส จีทีโอ เป็นตน้ 3.1 ไทริสเตอร์ (Thyrister) อปุ กรณ์ไทริสเตอร์ (Thyrister) เป็นชื่อเรียกอปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์กลุ่มที่มีช้นั ของสารก่ึงตวั นา 4 ช้นั ข้นึ ไป (Four Semiconductor Layers) มีขาตอ่ ใชง้ านต้งั แต่ 2 , 3 และ 4 ขา เช่น เอสซีอาร์ ไทร แอก ,ไดแอก ,เอสซีเอส และจีทีโอ อุปกรณ์ไทริสเตอร์ถูกสร้างข้ึนมาเพื่อทาหนา้ ที่เป็นสวิตช์ตดั ตอ่ วงจร จดั เป็นพวกสวิตช์ทางอิเล็กทรอนิกส์ (Electronics Switch) ถูกนามาใชง้ านแทนสวิตช์ทางกล เพ่ือไม่ให้เกิดประกายไฟตรงบริเวณหน้าสัมผสั ควบคุมกาลงั งานไฟฟ้า และอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น ควบคุมแสงสว่างของหลอดไฟ ควบคุมความเร็วรอบของมอเตอร์ ระบบจุดระเบิดอิเล็กทรอนิกส์ เป็ นตน้ 3.2 เอสซีอำร์ ; SCR (Silicon Control Rectifier) ซิลิคอน คอนโทรล เร็กติไฟเออร์ (Silicon Control Rectifier) เรียกส้ันๆว่า เอสซีอาร์ (SCR) จดั เป็นอปุ กรณ์สารก่ึงตวั นาจาพวกไทริสเตอร์ชนิดหน่ึง เพราะโครงสร้างประกอบดว้ ยสารก่ึงตวั นา ชนต่อกนั 4 ตอน มีขนาดการทนกระแสไฟฟ้าและทนแรงดนั ไฟฟ้าสูง มีให้เลือกใช้งานได้อย่าง กวา้ งขวาง จนเป็นที่นิยมใชง้ านมากข้ึน ในงานดา้ นอิเลก็ ทรอนิกส์อุตสาหกรรม นาไปประกอบใช้ งานร่วมกบั อุปกรณ์เคร่ืองมือเคร่ืองใชท้ ี่ใชง้ านในโรงงานอตุ สาหกรรม ในระบบควบคุมการทางาน ของเครื่องมือ เครื่องใชอ้ ยา่ งอตั โนมตั ิ รูปร่างของ เอสซีอาร์แบบต่าง ๆ แสดงดงั รูปที่ 3.1

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร รูปท่ี 3.1 รูปร่างของเอสซีอาร์แบบต่าง ๆ ที่มา https://www.google.co.th/search?q=scr&biw 3.2.1 โครงสร้ำงและสัญลกั ษณ์ เอสซีอำร์ เอสซีอาร์ ผลิตข้ึนมาจากสารก่ึงตวั นาชนิดซิลิคอน(Si) มีสารก่ึงตวั นาต่อชนกนั เป็ น ช้นั ๆ รวม 4 ช้นั แต่ละช้นั ถูกต่อชนดว้ ยสารก่ึงตวั นาชนิด P และชนิด N เรียงสลบั กนั ไปชนิดละ 2 ช้นั ขาต่อออกมาใชง้ านของเอสซีอาร์ มี 3 ขาคือขาแอโนด (Anode) ขาแคโทด (Cathode) และขา เกต (Gate) โครงสร้างและสัญลกั ษณ์ของเอสซีอาร์ แสดงดงั รูปท่ี 3.2 (K) (G) 4 (A) (ก) โครงสร้างจริง

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร (A) A P N G (G) P K N (K) (ค) สญั ลกั ษณ์ (ข) โครงสร้าง รูปท่ี 3.2 โครงสร้างและสัญลกั ษณ์เอสซีอาร์ จากรูปที่ 3.2 (ก) แสดงโครงสร้างจริงของเอสซีอาร์ ประกอบดว้ ยสารก่ึงตวั นา 4 ตอน PNPN ต่อชนกนั ตอนบนสุดของสารก่ึงตวั นาเป็ นชนิด N ต่ออกมาเป็ นขาแคโทด (K) ตอนที่สอง ของสารก่ึงตวั นาเป็นชนิด P ต่อออกมาเป็นขาเกต (G) และตอนล่างสุดของสารก่ึงตวั นาเป็นชนิด P ต่อออกมาเป็ นชนิดขาแอโนด (A) โครงสร้างเอสซีอาร์ แบบน้ีเป็ นแบบออลอยดิฟฟิ วส์ (Alloy- Diffused) วิธีการผลิตใช้ธาตุเจือปนเคลือบท่ีผิวของธาตุเดิม ให้ความร้อนผ่านเขา้ ไปจะเกิดการ เปล่ียนสภาพของสารก่ึงตวั นาเป็ นสารชนิด N และสารชนิด P ข้ึนมา ผลิตจนครบสารก่ึงตวั นา 4 ตอน นาไปตอ่ เชื่อมขาออกมาใชง้ าน รูปที่ 3.2 (ข) แสดงโครงสร้างของเอสซีอาร์ ประกอบดว้ ยสารก่ึงตวั นา 4 ตอน PNPN ต่อ ชนกนั ต่อขาออกมาใชง้ าน 3 ขาคือ ขาแอโนด (A) ต่อออกมาจากสารชนิด P ตอนนอก ขาแคโทด (K) ต่อออกมาจากสารชนิด N ตอนนอก และขาเกต (G) ตอ่ ออกมาจากสารชนิด P รูปที่ 3.2 (ค) แสดงสัญลกั ษณ์ของเอสซีอาร์ มีดา้ นสามเหล่ียมต่อขาออกมาเป็นแอโนด (A) ดา้ นขดี ต่อขาออกมาเป็นขาแคโทด (K) ส่วนขาเกต (G) ต่อออกมาจากดา้ นขา้ งขีดของขาแคโทด (K) สัญลกั ษณ์ของเอสซีอาร์ มีลกั ษณะคลา้ ยสัญลกั ษณ์ของไดโอด ทาหนา้ ที่เป็นตวั เรียงกระแส แปลง แรงดนั ไฟสลบั เป็นแรงดนั ไฟตรงเหมือนไดโอด และมีขาเกต (G) เป็นขาควบคุมการทางาน

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร 3.2.2 หลกั กำรทำงำนของเอสซีอำร์ การพิจารณาการทางานของเอสซีอาร์ ตอ้ งพจิ ารณาจากการทางานของวงจรเทียบเท่า ของเอสซีอาร์ ที่อยใู่ นรูปทรานซิสเตอร์ 2 ตวั ตอ่ วงจรร่วมกนั สามารถมองเห็นสภาวะการทางานได้ ชดั เจนดว้ ยการใชห้ ลกั การทางานของทรานซิสเตอร์ และหลกั การจ่ายแรงดนั ไบอสั ท่ีถูกตอ้ งตามท่ี เอสซีอาร์ตอ้ งการ A A Q1 P N Q1 N G G P P Q2 N Q2 K K (ก)โครงสร้างเทียบเทา่ (ข) วงจรสมมูล รูปที่ 3.3 โครงสร้างเทียบเทา่ และวงจรสมมลู ของเอสซีอาร์ รูปที่ 3.3 (ก) แสดงโครงสร้างเทียบเท่าของเอสซีอาร์ โดยเสมือนตดั สารก่ึงตวั นาชนิด P และ N ตอนในออกเป็ น 2 ส่วน แยกการต่อสารก่ึงตวั นาเป็ นตวั ละ 3 ตอนได้ 2 ตวั เหมือนเป็ น ทรานซิสเตอร์ 2 ตวั ต่ออยดู่ ว้ ยกนั รูปที่ 3.3 (ข) แสดงวงจรสมมูลของเอสซีอาร์ เม่ือดูจากโครงสร้างเป็นการนาทรานซิสเตอร์ สองตวั มาต่อร่วมกนั มี Q1 เป็ นทรานซิสเตอร์ชนิด PNP มี Q2 เป็ นทรานซิสเตอร์ NPN ต่อวงจร ร่วมกนั ซ่ึงสารชนิด P ตอนนอกเป็นขาอิมิตเตอร์ (E) ของ Q1 ต่อออกมาเป็นขาแอโนด (A) ขาเบส (B) ของ Q1 ต่อร่วมกบั ขาคอลเล็กเตอร์ (C) ของ Q2 เป็นสารชนิด N ท้งั คู่ ขาของคอลเล็กเตอร์ของ Q1 ต่อร่วมขาเบสของ Q2 เป็นสารชนิด P ท้งั คู่ต่อออกมาเป็นขาเกต (G) และสารชนิด N ตอนนอก เป็นขาอิมิตเตอร์ของ Q2 ต่อออกมาเป็นขาแคโทด (K) ลกั ษณะโครงสร้างของเอสซีอาร์ แรงดนั ไบอสั ท่ีเอสซีอาร์ตอ้ งการ คือ การจ่ายแรงดนั ไบอสั ตรงให้ทุกขาของตวั เอสซีอาร์ ดงั น้ี ขา A จ่ายศกั ยบ์ วก (+) ให้ขา K จ่ายศกั ยล์ บ (-) ให้ และขา G จ่ายศกั ยบ์ วก (+) เทียบกบั ขา K สภาวะการทางานของเอสซีอาร์ อธิบายเป็นลาดบั ข้นั ไดด้ งั น้ี

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร 3.2.2.1 สภำวะไม่นำกระแสของเอสซีอำร์ กรณีที่จ่ายแรงดนั ไบอสั ให้ตวั เอสซีอาร์ เฉพาะขา A กบั ขา K โดยขา G เปิ ดลอย ไวห้ รือลงกราวดต์ วั เอสซีอาร์จะไม่นากระแส ลกั ษณะวงจรไบอสั แสดงดงั รูปท่ี 3.4 A R1 VAA A R1 Q1 Q2 GK G K VAA (ก) วงจรจริง (ข) วงจรสมมลู รูปท่ี 3.4 การจ่ายไบอสั เฉพาะขา A และขา K ทาให้ เอสซีอาร์ ไม่นากระแส จากรูปท่ี 3.4 (ก) แสดงการจ่ายแรงดนั ไบอสั ให้วงจรจากสัญลกั ษณ์ของเอสซีอาร์ เฉพาะขา A และขา K ส่วนขา G เปิ ดลอยไวท้ าให้ เอสซีอาร์ไม่นากระแส เพราะการที่ขา G เปิ ดลอย น้นั ทาให้ไบอสั จ่ายให้ตวั เอสซีอาร์ ไม่ครบ เปรียบเสมือนกบั การจ่ายไบอสั ให้ทรานซิสเตอร์ไม่ ครบ พิจารณารูปที่ 3.4 (ข) แสดงการจ่ายแรงดนั ไบอสั ใหว้ งจรสมมูลของเอสซีอาร์ จะ พบว่าขา B ของ Q2 เปิ ดลอยไม่มีไบอสั จ่ายให้ Q2 ไม่นากระแส ไม่มีแรงดนั ไบอสั จ่ายไปให้ขา B ของ Q1 ไม่นากระแสดว้ ย เอสซีอาร์ไม่นากระแส ไม่มีกระแสไหลในวงจร การจ่ายไบอสั ตรงเฉพาะขา A และขา K โดยที่ขา G เปิ ดลอยไวน้ ้นั ตวั เอสซีอาร์ มี โอกาสนากระแสได้ การทาให้เอสซีอาร์ นากระแสโดยวิธีน้ีตอ้ งปรับเพ่มิ แรงดนั ไบอสั ใหข้ า A และ K ของเอสซีอาร์ มาก ๆ แรงดนั ไบอสั เมื่อเพ่ิมข้นึ ถึงจุด ๆ หน่ึง เอสซีอาร์จะยอมใหก้ ระแสไหลผา่ น ตวั มนั กระแสท่ีไหลผ่านตวั เอสซีอาร์ มีปริมาณสูงมาก หากปริมาณกระแสที่ไหลผ่านน้ีมากเกิน กว่าค่าทนกระแสไดข้ องตวั เอสซีอาร์ ทาให้เอสซีอาร์เกิดการชารุดเสียหายทนั ที การจ่ายไบอสั ให้ เอสซีอาร์ ทางานวิธีน้ีมีอนั ตราย ไม่นิยมใชง้ าน มีวิธีจ่ายแรงดนั ไบอสั ท่ีดีและปลอดภยั สามารถทา ให้ เอสซีอาร์ทางานไดอ้ ยา่ งปลอดภยั โดยการจ่ายแรงดนั ไบอสั ตรงเพม่ิ ใหข้ า G ของเอสซีอาร์

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร 3.2.2.2 สภำวะนำกระแสของเอสซีอำร์ ตัวเอสซีอาร์ สามารถนากระแสได้เม่ือจ่ายแรงดันไบอสั ให้ครบขา และมีค่า แรงดนั ไบอสั ถูกตอ้ ง ลกั ษณะวงจรไบอสั แสดงดงั รูปที่ 3.5 A IA R1 S1 G K RG I G VAA VGG (ก) วงจรจริง A IA R1 I B1 VAA S1 Q1 G Q2 K RG I G I B2 VGG (ข) วงจรสมมูล รูปท่ี 3.5 การจ่ายไบอสั ตรงใหค้ รบทกุ ขา ทาให้ เอสซีอาร์ นากระแส จากรูปที่ 3.5 (ก) แสดงการจ่ายไบอสั ตรงให้วงจรจริงของเอสซีอาร์ แรงดนั ที่ จ่ายให้เอสซีอาร์ มี 2 ส่วนคือ แรงดนั ไบอสั ตรงจ่ายให้ขา A และขา K เรียกวา่ แรงดนั VAA โดยจ่าย บวก (+) ใหข้ า A จ่ายลบ (-) ใหข้ า K อีกส่วนหน่ึงเรียกว่าแรงดนั VGG โดยจ่ายบวก (+) ใหข้ า G จ่าย ลบ (-) ให้ขา K ส่งผลให้ เอสซีอาร์ นากระแสได้ ซ่ึงการนากระแสของ เอสซีอาร์ น้นั ถูกควบคุมได้ ดว้ ยขาเกต

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร จากรูปท่ี 3.5 (ข) แสดงการจ่ายไบอสั ตรงให้วงจรสมมูลของ เอสซีอาร์ แรงดนั ท่ีจ่ายให้ เอสซีอาร์ มี 2 ส่วนคอื แรงดนั ไบอสั ตรงจ่ายใหข้ า A และขา K เรียกวา่ แรงดนั VAA โดยจ่าย บวก (+) ใหข้ า A จ่ายลบ (-) ใหข้ า K อีกส่วนหน่ึงเรียกวา่ แรงดนั VGG โดยจ่ายบวก (+) ใหข้ า G จ่าย ลบ (-) ให้ขา K เปรียบเสมือนเป็ นการจ่ายแรงดนั บวกให้ขา B ของทรานซิสเตอร์ Q2 นากระแส กระแสที่ขา C จึงมีค่าสูงข้ึน ซ่ึงก็คือมีแรงดนั ไบอสั จ่ายไปใหข้ า B ของทรานซิสเตอร์ Q1 จึงทาให้ Q1นากระแสดว้ ย ส่งผลก็คือ เอสซีอาร์นากระแสได้ มีกระแสไหลในวงจร ซ่ึงการทางานของวงจร เอสซีอาร์จะมีการทางานใหม่เหมือนตอนเร่ิ มต้นอีกคร้ังในลักษณะ การกระทาวกกลับ (Regenerative Action) หรือที่เรียกวา่ การคา้ ง (Latching) เป็นคณุ สมบตั ิการนากระแสของเอสซีอาร์ น่ันคือ ค่าความตา้ นทานระหว่างขา A และ ขา K ของ เอสซีอาร์ มีค่าต่ามาก และเม่ือเอสซีอาร์ นากระแสหลงั จากการจุดชนวนดว้ ยกระแสเกตแลว้ ไม่จาเป็นตอ้ งคงการจุดชนวนน้นั ไว้ เอสซีอาร์ กย็ งั คงทางานได้ จนกวา่ เอสซีอาร์จะหยดุ นากระแสจึงตอ้ งมีการจุดชนวนดว้ ยกระแสเกตอีกคร้ัง 3.2.2.3 วธิ ีใช้พลงั งำนมำเปลย่ี นทิศทำงกระแสไฟฟ้ำ วิธีใช้พลงั งานมาเปลี่ยนทิศทางกระแสไฟฟ้าทาได้โดยต่อเพ่ิมสวิตช์และ แบตเตอร่ี หรือทรานซิสเตอร์และแบตเตอรี่คร่อมขนานขา A และขา K ของเอสซีอาร์ โดยแบตเตอรี่ ตอ่ อนุกรมกบั สวิตชห์ รือทรานซิสเตอร์ในลกั ษณะจ่ายเป็นไบอสั กลบั ให้เอสซีอาร์เพ่ือใหเ้ กิดกระแส ไหลสวนทางกบั กระแสแอโนด (IA) ชวั่ ขณะ ลกั ษณะวงจรแสดงดงั รูปท่ี 3.6 VAA IA G A I OFF S K RL VB (ก) ใชส้ วติ ชต์ อ่ แรงดนั ไบอสั กลบั ให้ เอสซีอาร์

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร VAA IA A I OFF GK RL VB (ข) ใชท้ รานซิสเตอร์ตอ่ แรงดนั ไบอสั กลบั ให้ เอสซีอาร์ รูปท่ี 3.6 การทาให้ เอสซีอาร์ หยดุ นากระแสดว้ ยวิธีใชพ้ ลงั งานมาเปล่ียนทิศทางกระแสไฟฟ้า จากรูปที่ 3.6 (ก) แสดงการทาให้เอสซีอาร์ หยุดนากระแสด้วยวิธีใช้พลงั งานมาเปลี่ยน ทิศทางกระแสไฟฟ้า โดยต่อเพ่ิมแบตเตอรี่ VB เขา้ วงจรอีกชุดหน่ึง จ่ายแรงดนั ให้ขา A และขา K ของเอสซีอาร์ เป็นไบอสั กลบั ร่วมกบั สวิตช์ S รูปท่ี 3.6 (ข) แสดงการทาให้ เอสซีอาร์ หยดุ นากระแสดว้ ยวิธีตอ่ ร่วมกบั ทรานซิสเตอร์ เมื่อ ต่อสวิตช์ S หรือจ่ายพลั ส์บวก (+) กระตุน้ ขา B ของทรานซิสเตอร์ ทาให้เกิดกระแสไหลยอ้ นกลบั IOFF ไหลสวนทางกับกระแสแอโนด มีผลทาให้กระแสแอโนดไหลน้อยลงจนเอสซีอาร์ หยุด นากระแสช่วงเวลาที่ เอสซีอาร์หยดุ นากระแสประมาณ 5-30 μs (ไมโครแซค) เมื่อเอสซีอาร์ หยดุ นากระแสแลว้ ถึงแมจ้ ะจ่ายแรงดนั ไบอสั ตรงใหข้ า A และขา K ของ เอส ซีอาร์ อีก เอสซีอาร์ก็ยงั คงหยดุ นากระแสเช่นเดิม จนกวา่ จะมีแรงดนั บวก (+) มากระตนุ้ ที่ขา G ของ เอสซีอาร์ อีกคร้ัง เอสซีอาร์จึงจะนากระแส 3.2.3 กรำฟคณุ สมบัตขิ อง เอสซีอำร์ การทดสอบการทางานของเอสซีอาร์ จะพบว่าตวั เอสซีอาร์ ตอ้ งมีแรงดนั ไบอสั จ่าย ให้ถูกต้องตามความต้องการเอสซีอาร์ จึงสามารถนากระแสได้ แต่ความเป็ นจริงตัวเอสซีอาร์ สามารถนากระแสไดถ้ ึงแมก้ ารจ่ายแรงดนั ไบอสั จะไม่ถูกตอ้ ง หรือไม่ครบตามความตอ้ งการของตวั เอสซีอาร์ เพราะ เอสซีอาร์เป็ นอุปกรณ์สารก่ึงตวั นาชนิดหน่ึงท่ีมีคุณสมบตั ิในการทางานคลา้ ยกบั อุปกรณ์สารก่ึงตวั นาชนิดอ่ืนๆ ท่ีขณะใช้งานตอ้ งมีกระแสรั่วไหล (Leakage Current) ตอ้ งมีการ พงั ทลาย (Breakdown) และในสภาวะการจ่ายแรงดนั ให้แตกต่างกันเอสซีอาร์ มีการทางานที่ไม่ เท่ากนั กราฟคุณสมบตั ิแสดงสภาวะการทางานที่จุดต่าง ๆ ของเอสซีอาร์ แบ่งไดเ้ ป็น 2 ลกั ษณะคือ

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร กราฟแสดงสภาวะการทางานของเอสซีอาร์ ขณะเปิ ดขาเกตลอยไว้ และ กราฟแสดงสภาวะการ ทางานของเอสซีอาร์ ดว้ ยการควบคมุ แรงดนั ที่ขาเกต 3.2.3.1 กราฟคุณสมบตั ิของ เอสซีอาร์ ขณะเปิ ดขาเกตลอยไว้ IF G A IF VF K SCR VR VBR IH VBF VF SCR 0 VR SCR G A IR K IR รูปท่ี 3.7 กราฟคุณสมบตั ิของเอสซีอาร์ ขณะท่ีเปิ ดขาเกตลอยไว้ จากรูปท่ี 3.7 แสดงกราฟคุณสมบตั ิของเอสซีอาร์ ขณะท่ีเปิ ดเกตลอยไว้ แบ่งสภาวะ การทางานของเอสซีอาร์ เป็น 2 ยา่ น คือ ย่านไบอสั ตรงและย่านไบอสั กลบั แต่ละย่านมีการทางาน แตกตา่ งกนั อธิบายการทางานไดด้ งั น้ี กราฟยา่ นไบอสั ตรง แรงดนั ไบอสั ที่จ่ายให้ขา A และขา K เป็นแรงดนั ไบอสั ตรง คือ จ่ายบวกให้ขา A จ่ายลบให้ขา K คร้ังแรกจ่ายแรงดันให้ค่าต่า ๆเอสซีอาร์ยงั ไม่นากระแส มีเพียง กระแสรั่วไหลไหลผ่านตวั เอสซีอาร์ เพียงเล็กนอ้ ย เม่ือค่อย ๆ ปรับแรงดนั ให้ขา A และขา K ของ เอสซีอาร์เพิ่มมากข้ึนเป็นลาดบั กระแสร่ัวไหลจะไหลผ่านเอสซีอาร์ ค่อย ๆ เพิ่มมากข้ึนตามไปดว้ ย ขณะท่ีเพิ่มแรงดนั ใหถ้ ึงค่าๆ หน่ึงกระแสรั่วไหลมีค่าเพิ่มข้ึนถึงคา่ กระแสโฮลดิ้ง (IH) ทาใหเ้ อสซีอาร์ นากระแส ค่าความตา้ นทานในตวั เอสซีอาร์ ต่าลงอยา่ งรวดเร็ว ส่งผลให้มีกระแสไหลผา่ นตวั เอสซี อาร์สูงข้ึนทนั ทีอย่างรวดเร็ว ถา้ ไม่สามารถจากดั ค่ากระแสท่ีไหลผ่านตวั เอสซีอาร์ได้ กระแสไหล ผา่ นตวั เอสซีอาร์เกินกวา่ คา่ ทนกระแสสูงสุดของตวั เอสซีอาร์ ตวั น้นั เอสซีอาร์จะชารุดเสียหายทนั ที กราฟยา่ นไบอสั กลบั แรงดนั ไบอสั ที่จ่ายใหข้ า A และขา K เป็นแรงดนั ไบอสั กลบั คือ จ่ายลบให้ขา A จ่ายบวกให้ขา K คร้ังแรกจ่ายแรงดนั ให้ค่าต่า ๆ เอสซีอาร์ ยงั ไม่นากระแส มีเพียง

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร กระแสร่ัวไหลจานวนนอ้ ย ๆ ไหลผ่านตวั เอสซีอาร์ เม่ือค่อย ๆ ปรับแรงดนั ให้ขา A และขา K ของ เอสซีอาร์ เพ่ิมมากข้ึนเป็นลาดบั ก็ยงั คงมีกระแสรั่วไหลจานวนนอ้ ย ๆ ไหลผา่ นเอสซีอาร์ เช่นเดิม เม่ือปรับแรงดนั ไบอสั กลบั ใหม้ ากกว่าค่าสูงสุดท่ีเอสซีอาร์ตวั น้นั ทนได้ (VBR) เอสซีอาร์จะลดั วงจร ทนั ทีเกิดกระแสไหลผา่ นเอสซีอาร์ชารุดเสียหาย 3.2.3.2 กราฟคณุ สมบตั ิของเอสซีอาร์ ขณะควบคมุ แรงดนั ที่ขาเกต IF A IA RL GK IG0 IG0= 0 RG IG VF IGI1G1 VG IHIIHH102 IG2 VR VBR 0 VBF2 VBF1 VBF0 VF A IA RL SCR GK RG I G VR VG IR รูปท่ี 3.8 กราฟคุณสมบตั ิของเอสซีอาร์ ขณะควบคมุ แรงดนั ท่ีขาเกต จากรูปที่ 3.8 เป็นกราฟคุณสมบตั ิของเอสซีอาร์ ขณะควบคมุ แรงดนั ท่ีขาเกต (G) แบ่ง สภาวะการทางานของเอสซีอาร์ เป็น 2 ยา่ นคือ ย่านไบอสั ตรง และย่านไบอสั กลบั แต่ละย่านมีการ ทางานแตกตา่ งกนั อธิบายการทางานไดด้ งั น้ี กราฟย่านไบอสั ตรง เป็นการจ่ายแรงไบอสั ตรงให้ครบขาทุกขาของเอสซีอาร์ คือจ่าย บวกให้ขา A จ่ายลบให้ขา K และจ่ายแรงดันเป็ นบวกให้ขา G กราฟเส้นนอกสุดที่ IGO = 0 เป็ น กราฟเส้นที่ได้จากการงดจ่ายแรงดันกระตุน้ เป็ นบวกให้ขา G ไม่มีกระแสเกตไหล (IGO = 0) การ นากระแสของเอสซีอาร์ ในกราฟเส้นน้ีเหมือนกราฟช่วงไบอสั ตรง คือตอ้ งปรับเพ่ิมแรงดนั จ่ายให้ ขา A และขา K สูงข้ึนถึงค่าแรงดนั เบรกโอเวอร์ไบอสั ตรง (Forward Breakover Voltage) หรือ VBF ที่ตาแหน่ง VBFO ตอ้ งจ่ายแรงดนั ไบอสั ให้ตวั เอสซีอาร์ ถึงค่ากระแสโฮลดิ้ง (IH) ตวั เอสซีอาร์ จึง นากระแสทนั ทีท่ี เอสซีอาร์นากระแสจะต้องควบคุมกระแสที่ไหลผ่านตัวเอสซีอาร์ไม่ให้เกิน ค่ากระแสสูงสุดที่ เอสซีอาร์ ทนได้ มิเช่นน้ันเอสซีอาร์ จะชารุดเสียหายทนั ที เม่ือเร่ิมจ่ายแรงดัน บวกกระตุน้ ขา G ของ เอสซีอาร์ ทาให้มีกระแสเกต IG1 หรือ IG2 ไหล เอสซีอาร์สามารถนากระแส ไดถ้ ึงค่ากระแสโฮลดิ้งทนั ที โดยไม่ตอ้ งจ่ายแรงดนั ไบอสั ตรงให้ขา A และขา K ของ เอสซีอาร์ ถึง

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร ค่าแรงดนั VBFO อาจจ่ายแรงดันเพียงเล็กน้อยก็ไดเ้ ช่นที่ VBF1 , VBF2 วิธีน้ีสามารถจากัดกระแสท่ี ไหลผ่าน เอสซีอาร์ ได้ไม่เกินค่ากระแสสูงสุดที่ เอสซีอาร์ ทนได้ เอสซีอาร์ทางานได้อย่างมี ประสิทธิภาพและไม่ชารุดเสียหาย กราฟยา่ นไบอสั กลบั เป็นการจ่ายแรงดนั ไบอสั ใหข้ า A และขา K ของ เอสซีอาร์ คือ จ่ายลบให้ขา A จ่ายบวกใหข้ า K ส่วนขา G ยงั คงจ่ายแรงดนั กระตุน้ เป็นบวกให้คงเดิม เอสซีอาร์ ไม่นากระแสมีเพียงกระแสร่ัวไหลไหลผ่าน เอสซีอาร์ ไม่ว่าจะเพ่ิมแรงดนั ให้A และขา K มากข้ึน เทา่ ไรก็ตามกม็ ีเพยี งกระแสรั่วไหลไหลผา่ น เอสซีอาร์ เลก็ นอ้ ยตามเดิม หากเพม่ิ แรงดนั กลบั ที่ขา A และขา K ถึงค่าแรงดนั พงั ไบอสั กลบั (Reverse Breakdown Voltage) หรือ VBR ของ เอสซีอาร์ ตวั น้นั เอสซีอาร์จะลดั วงจรชารุดเสียหายทนั ที 3.2.4 กำรวดั หำขำเอสซีอำร์ ใชม้ ลั ติมิเตอร์แบบเขม็ ทาการวดั หาขาเอสซีอาร์ มีข้นั ตอนการวดั ดงั น้ี ข้วั บวกมิเตอร์ (สายสีแดง) จ่าย ไฟลบ ข้วั ลบมิเตอร์ (สายสีดา) จ่าย ไฟบวก ตารางท่ี 3.1 การวดั หาขาเอสซีอาร์ ข้นั ตอนกำรวัด ภำพกำรวดั 1. ต้งั ยา่ นวดั R  1  ทาการปรับศูนยโ์ อห์ม Ω X1 Ω 2. ทาการสุ่มการวดั (สลบั สายวดั ) จานวน 6 คร้ัง - คร้ังที่ 1 และ 2 วดั ระหว่างขา A กบั K ผลการวดั เขม็ มิเตอร์จะไมข่ ้ึน

ตารางที่ 3.1 (ต่อ) อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร ภำพกำรวัด ข้นั ตอนกำรวัด - คร้ังท่ี 3 และ 4 วดั ระหว่างขา A กบั G ผลการวดั เขม็ มิเตอร์จะไม่ข้นึ - คร้ังที่ 5 และ 6 วดั ระหวา่ งขา G กบั K ผลการวดั เขม็ มิเตอร์ข้ึนอ่านค่าความตา้ นทานได้ จานวน 1 คร้ัง 3.พจิ ารณาคร้ังท่ีเขม็ มิเตอร์ข้ึน ดงั น้ี สายสีแดง (ไฟลบ) จบั ที่ขาใด นนั่ คอื ขา K สายสีดา (ไฟบวก) จบั ที่ขาใด นนั่ คอื ขา G ส่วนขาท่ีเหลือ คือ ขา A 4.สรุป ผลการวดั ขาเอสซีอาร์ คือ ขา K, ขา G และ ขา A KGA เอสซีอาร์ บางตวั จะมีคู่ขา 1 คู่ ท่ีวดั ความตา้ นทานได้ 2 หมำยเหตุ คร้ัง แต่จะมีอยู่คร้ังหน่ึงเข็มมิเตอร์ช้ีความตา้ นทานต่า อีก คร้ังหน่ึงความตา้ นทานจะสูง ให้พิจารณาคร้ังที่ค่าความ ตา้ นทานต่า ไฟบวกแตะขาใด คือขา G ขาท่ีไฟลบแตะขา ใดคอื ขา K ส่วนขาท่ีเหลือ คือ ขา A

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร ตารางที่ 3.2 การวดั เอสซีอาร์ดว้ ยการทริกท่ีขาเกต ภำพกำรวดั ข้นั ตอนกำรวัด 1. ต้งั ยา่ นวดั R  1  ทาการปรับศูนยโ์ อหม์ Ω X1 Ω 2. นาสายวดั สีดาจบั ที่ขา A และสายวดั สีแดงจบั ที่ขา K 3. ผลการวดั เขม็ จะไม่ข้ึน 4. แต่ถา้ ผลการวดั เขม็ ข้นึ สุดสเกล แสดงวา่ ช๊อต ระหวา่ ง ขา A และขา K ถา้ ผลการวดั เขม็ ข้ึนไมส่ ุดสเกลหรือ ข้นึ นอ้ ย แสดงวา่ ร่ัว ระหวา่ งขา A และขา K 5. ถา้ ผลการวดั เขม็ ไมข่ ้นึ (จากขอ้ 3 ) 6. สายวดั สีดาจบั ท่ีขา A และสายวดั สีแดงจบั ท่ีขา K ยงั ไวเ้ หมือนเดิม ใหใ้ ชส้ ายไฟหรือปากคีบ นามาแตะ ระหวา่ งขา A และ ขา G ผลการวดั เขม็ มิเตอร์จะข้ึนมาก K A G และเมื่อนาสายไฟหรือปากคีบออกท่ีแตะระหวา่ งขา A และ ขา G ออก เขม็ มิเตอร์จะยงั คงข้ึนคา้ งอยู่ แสดงวา่ เอสซีอาร์ อยใู่ นสภาพดี ใชง้ านไดต้ ามปกติ 7. แต่ถา้ ผลการวดั นาสายไฟหรือปากคีบ นามาแตะ ระหวา่ งขา A และ ขา G ผลการวดั เขม็ มิเตอร์ไม่ข้ึน แสดงวา่ ขาด ระหวา่ งขา A และ ขา G เอสซีอาร์ ใชง้ านไมไ่ ด้ เสีย นนั่ เอง

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร ตารางท่ี 3.3 สรุปการวดั หาขาเอสซีอาร์ ความตา้ นทาน คูท่ ่ี ศกั ยแ์ รงดนั ไฟฟ้า ∞ ไฟบวก (สายสีดา) ไฟลบ (สายสีแดง) ∞ 112 ∞ 21 ∞ 223 32 ความตา้ นทานต่า 313 ∞ 31 3.3 ไทรแอก ; TRIAC (Triod for Alternating Current) ไทรแอก (Triac) เป็นอุปกรณ์ประเภทไทริสเตอร์ เช่นเดียวกบั เอสซีอาร์ โดยถูกพฒั นาข้ึนมา ใช้งานกบั แรงดนั ไฟกระแสสลบั นากระแสไดส้ องทิศทาง คือ ช่วงบวกและช่วงลบ ไทรแอกถูก สร้างข้ึนมาเพื่อแก้ไขข้อบกพร่องของเอสซีอาร์ การนาไทรแอกไปใช้งาน ทาหน้าท่ีเป็ นสวิตช์ เช่นเดียวกบั เอสซีอาร์ ไทรแอกท่ีผลิตข้ึนมาใชง้ านสามารถทนกระแสสูง ๆได้ การใชง้ านไทรแอก จึงตอ้ งระมดั ระวงั เรื่องความร้อน จะตอ้ งติดต้งั ไทรแอกร่วมกบั แผ่นระบายความร้อนด้วยเสมอ รูปร่างส่วนหน่ึงมกั เป็ นโลหะที่ใช้ยึดติดร่วมกบั แผ่นระบายความร้อน โดยอาจเป็ นเกลียวน็อต สาหรับขนั ยดึ ติดกบั แผน่ ระบายความร้อน หรือตวั ถงั เป็นลกั ษณะแบนถูกเจาะรูไวใ้ ชย้ ดึ นอ็ ตหรือสก รูติดกบั แผน่ ระบายความร้อน รูปร่างไทรแอกแบบต่าง ๆ แสดงดงั รูปท่ี 3.9 รูปที่ 3.9 รูปร่างของไทรแอกแบบตา่ ง ๆ ที่มา http://www.circuitshops.com/index.php?mo=2&c_art=264358

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร 3.3.1 โครงสร้ำงและสัญลกั ษณ์ของ ไทรแอก ไทรแอกผลิตมาจากสารก่ึงตวั นาชนิดซิลิคอน(Si) โครงสร้างประกอบดว้ ยสารก่ึง ตวั นาตอนใหญ่ 3 ตอนคือ PNP ในสารก่ึงตวั นาตอนใหญ่ท้งั 3 น้ีมีส่วนประกอบของสารก่ึงตวั นา ตอนยอ่ ยชนิด N อีก 4 ตอน ตอ่ อยใู่ นส่วนของสารชนิด P ตอนใหญท่ ้งั สอง มีขาตอ่ ออกมาใชง้ าน 3 ขา ดงั น้ี ขาแอโนด1(Anode1) ใช้อกั ษรย่อ A1 หรือเรียกว่าขา เมนเทอร์มินอล 1(Main Terminal 1) ใช้อักษรย่อ MT1 , ขาแอโนด 2 (Anode 2) ใช้อักษรย่อ A2 หรื อขาเมนเทอร์มินอล 2 (Main Terminal2) ใช้อกั ษรย่อ MT2 และขาเกต (Gate) ใชอ้ กั ษรย่อ G ลกั ษณะโครงสร้างและสัญลกั ษณ์ แสดงดงั รูปท่ี 3.10 2 (A2 ) NP N A2 N G NP N (G) 1 (A1 ) A1 (ก)โครงสร้าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รูปที่ 3.10 โครงสร้างและสัญลกั ษณ์ของไทรแอก จากรูปที่ 3.10 (ก) แสดงโครงสร้างของไทรแอกประกอบดว้ ยสารก่ึงตวั นาตอนใหญ่ชนิด P สองตอน ชนิด N หน่ึงตอนต่อชนกนั สารชนิด P ตอนบนมีสารชนิด N ตอนย่อยต่ออยสู่ องตอน ต่อออกมาเป็นขาแอโนด (A2) หน่ึงขา และขาเกต (G) หน่ึงขา สารชนิด P ตอนล่างมีสารชนิด N ตอนย่อยต่ออยู่สองตอนเช่นกัน ต่อออกมาเป็ นขาแอโนด 1 (A1) และขาเกต (G) ขาเกต (G) ท้งั ตอนบนและตอนล่างต่อร่วมกนั การต่อขา A2 , A1 และ G ออกมาใชง้ านแผ่นโลหะท่ีสัมผสั สารก่ึง ตวั นาของทกุ ขาสัมผสั ท้งั สารชนิด N และสารชนิด P ส่วนรูปท่ี 3.10 (ข) เป็นสญั ลกั ษณ์ของไทรแอกประกอบดว้ ยรูปสามเหลี่ยมและขีด 2 รูปต่อ กลบั ดว้ ยกนั มีข้วั ต่อออกมาเป็นขา A2 และขา A1 ส่วนขา G ถูกต่อออกมาจากตอนปลายแหลมของ สามเหล่ียมดา้ นขา A1 สญั ลกั ษณ์ของไทรแอกเกิดจากสัญลกั ษณ์ของเอสซีอาร์ ตอ่ กลบั ทางกนั 2 ตวั

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร โดยนาขา G ของเอสซีอาร์ มาต่อรวมกันเพราะคุณสมบัติของไทรแอกยอมให้สัญญาณไฟ กระแสสลบั ไปไดท้ ้งั 2 ทางคือ ท้งั ไฟบวกและไฟลบ 3.3.2 หลกั กำรทำงำนของไทรแอก ไทรแอกเกิดจากการรวมโครงสร้างของเอสซีอาร์ สองตวั สร้างไวร้ วมเป็ นอุปกรณ์ สารก่ึงตวั นาตวั เดียว ไทรแอกจึงเขียนไดเ้ หมือนกบั วงจรสมมูลของเอสซีอาร์ ต่อร่วมกนั 2 ตวั แบบ กลบั ทิศทาง ลกั ษณะวงจรสมมูลของไทรแอกแสดงดงั รูปที่ 3.11 A2 A2 SCR1 A K SCR2 Q1 Q3 G Q4 P N G N P G G P N N P Q2 K A A1 A1 (ก) โครงสร้างเทียบเท่า (ข) วงจรสมมูล รูปท่ี 3.11 โครงสร้างและวงจรสมมูลของไทรแอก จากรูปที่ 3.11 (ก) แสดงโครงสร้างเทียบเท่าของไทรแอก เปรียบเสมือนเป็ น โครงสร้างของเอสซีอาร์ต่อขนานกลบั ทางกนั 2 ตวั ขา A ของ SCR1 ต่อกบั ขา K ของ SCR2 ขา K ของ SCR1 ต่อกบั ขา A ของ SCR2 และขา G ของ SCR ท้งั สองตวั ต่อร่วมกนั เมื่อนาเอสซีอาร์แยก ออกจากกนั โครงสร้างเปรียบเสมือนเป็นทรานซิสเตอร์ 2 ตวั ต่อร่วมกนั จากรูปท่ี 3.11 (ข) ทรานซิสเตอร์ Q1 และ Q4 เป็นชนิด PNP ส่วนทรานซิสเตอร์ Q2 และ Q3 เป็ นชนิด NPN วงจรต่อกันดังน้ีขา E ของทรานซิสเตอร์ Q1 ต่อกับขา E ของ ทรานซิสเตอร์ Q3 ต่อออกมาเป็นขา A2 ขา E ของทรานซิสเตอร์ Q2 ต่อกบั ขา E ของทรานซิสเตอร์ Q4 ต่อออกมาเป็นขา A1 ขา C ของทรานซิสเตอร์ Q1 ต่อกบั ขา B ของทรานซิสเตอร์ Q2 ต่อกบั ขา B ของทรานซิสเตอร์ Q3 ต่อกบั ขา C ของทรานซิสเตอร์ Q4 ท้งั หมดตอ่ ออกมาเป็นขา G ไทรแอกสามารถทางานไดไ้ ฟกระแสตรง (DC) และไฟกระแสสลบั (AC) ขณะ ทางานต่อไฟกระแสสลบั จะยอมให้สัญญาณไฟกระแสสลบั ท้งั ช่วงบวกและช่วงลบผ่านไดท้ ้งั

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร 2 ทิศทาง การนากระแสของไทรแอกข้ึนอยกู่ บั การควบคุมแรงดนั กระตุน้ ที่ขา G โดยตอ้ งจดั แรงดนั กระตนุ้ ขา G ใหเ้ หมาะสมถกู ตอ้ งกบั แรงดนั ไบอสั ท่ีจ่ายให้ A2 และ A1 ไทรแอกจึงจะทางานไดอ้ ย่าง ถูกตอ้ ง และมีประสิทธิภาพ สามารถแบ่งการทางานไดท้ ้งั หมด 4 สภาวะดงั น้ี 3.3.2.1 สภำวะท่ี 1 จ่ำยบวกให้ A2 จ่ำยบวกให้ G การจ่ายแรงดนั ไบอสั ในสภาวะน้ีคือจ่ายแรงดนั บวกให้ขา A2 จ่ายแรงดนั ลบให้ ขา A1 และจ่ายแรงดนั บวกกระตนุ้ ขา G ไทรแอกเกิดการนากระแสได้ แสดงดงั รูปที่ 3.12 A2 IA NP N RL IA RL VAA VGG A2 VAA N G A1 IG NP N IG G VGG A1 (ก) โครงสร้าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รูปที่ 3.12 ไทรแอกทางานในสภาวะที่ 1 จากรูปท่ี 3.12 แสดงการนากระแสของไทรแอกในสภาวะท่ี 1 จ่ายแรงดนั บวก ใหข้ า A2 จ่ายแรงดนั ลบให้ขา A1 ขณะยงั ไม่มีแรงดนั กระตุน้ ขา G ไทรแอกยงั ไม่นากระแส เม่ือจ่าย แรงดนั บวกเป็ นแรงดนั กระตุน้ ขา G ไทรแอกเริ่มนากระแส มีกระแสไหลจากบวกของแหล่งจ่าย VAA ไปขา A2 ผ่านรอยต่อไทรแอกไปออกขา A1 ครบวงจรท่ีข้วั ลบของแหล่งจ่าย VAA การจ่าย แรงดนั บวกกระตุน้ ขา G ทาใหม้ ีกระแสบวกไหลผา่ นจากแหล่งจ่าย VGG ไปขา G ไหลออกท่ีขา A1 ครบวงจรที่ข้วั ลบแหล่งจ่าย VGG สังเกตทิศทางการไหลของกระแสท้งั สองทิศทางเดียวกนั เป็ น ลกั ษณะกระแสไหลเสริมกนั มีผลใหก้ ระแส IA ไหลผา่ นตวั ไทรแอกมากข้นึ 3.3.2.2 สภำวะท่ี 2 จ่ำยบวกให้ A2 จ่ำยลบให้ G การจ่ายแรงดนั ไบอสั ในสภาวะน้ีคือ จ่ายแรงดนั บวกใหข้ า A2 จ่ายแรงดนั ลบ ให้ A1 และจ่ายแรงดนั ลบกระตนุ้ ขา G ไทรแอกเกิดการนากระแสได้ แสดงดงั รูปท่ี 3.13

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร A2 IA NP N RL A2 IA N VAA G A1 RL NP N VGG IG VAA G IG VGG A1 (ก) โครงสร้าง (ข) สัญลกั ษณ์ รูปท่ี 3.13 ไทรแอกทางานในสภาวะท่ี 2 จากรูปที่ 3.13 แสดงการนากระแสของไทรแอกในสภาวะท่ี 2 จ่ายแรงดนั บวก ให้ขา A2 จ่ายแรงดนั ลบให้ขา A1 ขณะยงั ไม่มีแรงดนั กระตุน้ ขา G ไทรแอกยงั ไม่นากระแส เมื่อจ่าย แรงดนั ลบเป็นแรงดนั กระตุน้ ขา G ไทรแอกเริ่มนากระแส มีกระแสไหลจากข้วั บวกของแหล่งจ่าย VAA ไปขา A2 ผา่ นรอยตอ่ ไทรแอกไปออกขา A1ครบวงจรที่ข้วั ลบของแหลง่ จ่าย VAA การจ่ายแรงดนั ลบกระตนุ้ ขา G ทาใหม้ ีกระแสบวกไหลผา่ นจากแหล่งจ่าย VGG ไปขา A1 ไหลออกท่ีขา G ครบวงจร ท่ีข้วั ลบแหลง่ จ่าย VGG สงั เกตทิศทางการไหลของกระแสท้งั สองมีทิศทางสวนทางกนั เป็นลกั ษณะ กระแสไหลหกั ลา้ งกนั และมีกระแสไหลไปทางขา G ไดม้ ากข้ึน มีผลใหก้ ระแส I ไหลผา่ นไทรแอก ลดลง 3.3.2.3 สภำวะที่ 3 จ่ำยลบให้ A2 จ่ำยลบให้ G การจ่ายแรงดนั ไบอสั ในสภาวะน้ี คือจ่ายแรงดนั ลบใหข้ า A2 จ่ายแรงดนั บวก ใหข้ า A1 และจ่ายแรงดนั ลบกระตนุ้ ขา G ไทรแอกเกิดการนากระแสได้ แสดงดงั รูปที่ 3.14

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร A2 IA IA A2 NP N RL RL N VAA VGG G A1 VAA IG NP N IG G VGG A1 (ก) โครงสร้าง (ข) สัญลกั ษณ์ รูปที่ 3.14 ไทรแอกทางานในสภาวะท่ี 3 จากรูปที่ 3.14 แสดงการนากระแสของไทรแอกในสภาวะที่ 3 จ่ายแรงดนั ลบ ใหข้ า A2 จ่ายแรงดนั บวกใหข้ า A1 ขณะยงั ไมม่ ีแรงดนั กระตนุ้ ขา G ไทรแอกยงั ไมน่ ากระแส เม่ือจ่าย แรงดนั ลบเป็นแรงดนั กระตุน้ ขา G ไทรแอกเริ่มนากระแส มีกระแสไหลจากข้วั บวกของแหล่งจ่าย VAA ไปขา A1 ผา่ นรอยต่อของไทรแอกไปออกขา A2 ครบวงจรท่ีข้วั ลบของแหล่งจ่าย VGG สังเกต ทิศทางการไหลของกระแสท้งั สองมีทิศทางเดียวกัน เป็ นลกั ษณะกระแสไหลเสริมกัน มีผลให้ กระแส IA ไหลผา่ นไทรแอกมากข้นึ 3.3.2.4 สภำวะที่ 4 จ่ำยลบให้ A2 จ่ำยบวกให้ G การจ่ายแรงดนั ไบอสั ในสภาวะน้ีคือ จ่ายแรงดนั ลบให้ขา A2 จ่ายแรงดนั บวก ใหข้ า A1 และจ่ายแรงดนั บวกกระตนุ้ ขา G ไทรแอกเกิดการนากระแสได้ แสดงดงั รูปท่ี 3.15

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร A2 IA IA NP N A2 RL RL N VAA VGG G A1 VAA IG NP N IG G VGG A1 (ก) โครงสร้าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รูปที่ 3.15 ไทรแอกทางานในสภาวะที่ 4 จากรูปท่ี 3.15 แสดงการนากระแสของไทรแอกในสภาวะท่ี 4 จ่ายแรงดนั ลบ ใหข้ า A2 จ่ายแรงดนั บวกให้ขา A1 ขณะยงั ไม่มีแรงดนั กระตุน้ ขา G ไทรแอกยงั ไม่นากระแสเมื่อ จ่ายแรงดนั บวกเป็ นแรงดันกระตุน้ ขา G ไทรแอกเริ่มนากระแส มีกระแสไหลจากข้วั บวกของ แหล่งจ่าย VAA ไปขา A1 ผ่านรอยต่อของไทรแอกไปออกขา A2 ครบวงจรที่ข้วั ลบของแหล่งจ่าย VAA การจ่ายแรงดันบวกกระตุน้ ขา G ทาให้มีกระแสบวกไหลผ่านจากแหล่งจ่าย VGG ไปขา G ไหลออกที่ขา A1 ครบวงจร ที่ข้วั ลบแหล่งจ่าย VGG สังเกตทิศทางการไหลของกระแสท้งั สองมี ทิศทางสวนทางกนั เป็นลกั ษณะกระแสไหลหกั ลา้ งกนั และมีกระแสไหลไปทางขา G ไดม้ ากข้นึ มี ผลใหก้ ระแส IA ไหลผา่ นไทรแอกลดลง 3.3.2.5 กำรเลือกสภำวะทำงำนของวงจรไทรแอก การจ่ายแรงดนั ไบอสั ให้ไทรแอกทางาน สามารถจดั วงจรไบอสั ไดท้ ้งั หมด 4 สภาวะหรือ 4 ควอแดรนท์ (Quadrant) แต่ละสภาวะไทรแอกสามารถนากระแสไดเ้ หมือนกนั เป็ น การบอกให้ทราบว่าทุกขาไทรแอกทางานไดก้ บั แรงดนั ท้งั บวกและลบ แต่ลกั ษณะการนากระแส ของตวั ไทรแอกในแต่ละสภาวะมีความแตกต่างกันอยู่ บางสภาวะนากระแสได้ดี บางสภาวะ นากระแสไดไ้ ม่ดี การเลือกใชง้ านของวงจรไทรแอกควรเลือกสภาวะที่ดีและเหมาะสมมาใชง้ าน สภาวะทางานของไทรแอกจดั เรียงลาดบั ตามควอแดรนท์ ไดด้ งั รูปที่ 3.16

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร ควอแดรนทท์ ี่ 2 นากระแสไมด่ ี ควอแดรนทท์ ่ี 1 นากระแสไดด้ ี IA RL IA RL A2 VAA VGG A2 VAA VGG G A1 G A1 IG IG IA RL IA RL A2 VAA VGG A2 VAA VGG G A1 G A1 IG IG ควอแดรนทท์ ่ี 3 นากระแสไดด้ ี ควอแดรนทท์ ่ี 4 นากระแสไมด่ ี รูปที่ 3.16 สภาวะทางานของไทรแอกจดั เรียงลาดบั ตามควอแดรนท์ จากรูปที่ 3.16 แสดงสภาวะทางานของไทรแอกจดั เรียงลาดบั ตามควอแดรนท์ ไทรแอก สามารถนากระแสไดใ้ นทุกควอแดรนท์ เมื่อสังเกตการณ์นากระแสในแต่ละควอแดรนท์จะพบว่า บางควอแดรนท์ ไทรแอกนากระแสไดด้ ี และบางควอแดรนท์ไทรแอกนากระแสไดไ้ ม่ดี ตามรูปท่ี 4.21 เม่ือพจิ ารณาพบวา่ ในควอแดรนทท์ ่ี 1 และ 3 กระแสแอโนด (IA) และกระแสเกต (IG) ไหลใน ทิศทางเสริมกันจึงนากระแสได้ดี ทางานไดร้ วดเร็วและมีประสิทธิภาพ ส่วนในควอแดรนท์ที่ 2 และ 4 กระแสแอโนด (IA) และกระแสเกต (IG) ไหลไปในทิศทางหักลา้ งกนั จึงนากระแสไดไ้ ม่ดี ทางานชา้ และไมแ่ น่นอน การจดั วงจรให้ไทรแอกทางาน จาเป็นตอ้ งเลือกสภาวะการทางานของไทรแอกใน สภาวะท่ีทางานไดด้ ี มีความรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ คือตอ้ งเลือกการทางานในสภาวะกระแส ไหลในตวั ไทรแอกเสริมกนั ในควอแดรนท์ท่ี 1 และ 3 หลกั การสังเกตการจ่ายแรงดนั ไบอสั แบบ กระแสเสริม คือ ตอ้ งจ่ายแรงดนั ให้ขา A2 มีข้วั เหมือนกับการจ่ายแรงดนั ให้ขา G เช่นถา้ ขา A2 ไดร้ ับแรงดนั บวกขา G ก็ตอ้ งไดร้ ับแรงดนั บวก หรือถา้ ขา A2 ไดร้ ับแรงดนั ลบขา G ก็ตอ้ งไดร้ ับ

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร แรงดนั ลบ ส่วนในควอแดรนท์ท่ี 2 และ 4 เป็นสภาวะกระแสไหลในตวั ไทรแอกหกั ลา้ งกนั ไม่ใช่ สภาวะการนากระแสที่ดี สังเกตไดว้ า่ แรงดนั จ่ายใหข้ า A2 มีข้วั แตกต่างจากแรงดนั จ่ายใหข้ า G เสมอ 3.3.2.6 กำรหยุดนำกระแสของไทรแอกต่อแรงดันไฟตรง ไทรแอกเม่ือนามาใช้งานกับแรงดันไฟกระแสตรง เม่ือนากระแสแล้วไม่ จาเป็นตอ้ งจ่ายแรงดนั กระตุน้ ให้ท่ีขา G อีก สามารถตดั แรงดนั กระตุน้ ขา G ออกได้ ไทรแอกยงั คง นากระแสไดอ้ ย่างต่อเนื่อง ส่วนข้วั ของแรงดนั ไบอสั ที่จ่ายให้แต่ละขาของไทรแอกไม่ถูกกาหนด ตายตวั เหมือนเอสซีอาร์ จ่ายข้วั แรงดนั ไดใ้ นทุกควอแดรนทต์ ามหวั ขอ้ ท่ี 3.16 ไทรแอกท่ีนากระแส แลว้ สามารถทาใหห้ ยดุ นากระแสได้ 2 วธิ ี เหมือนกบั เอสซีอาร์ คือ 1) ตดั แหลง่ จ่ายแรงดนั VAA ท่ีป้อนใหข้ า A2 และขา A1 ของไทรแอกออกชวั่ ขณะ ดงั รูปท่ี 3.17 VAA VAA SS I A= 0 RL I A= 0 RL (ก) แรงดนั VAA เป็นบวก (ข) แรงดนั VAA เป็นลบ รูปท่ี 3.17 ตดั แหล่งจ่ายแรงดนั VAA ออกชวั่ ขณะ 2) ลดกระแสท่ีไหลผา่ นขา A2 และขา A1 ให้ต่ากวา่ กระแสโฮลดิ้ง (IH) ของไทรแอก ตวั ที่ใชง้ าน การควบคุมใหไ้ ทรแอกหยดุ นากระแสทาได้ ดงั รูปที่ 3.18

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร VAA VAA IA IH RL IA IH RL IS IS S S (ก) แรงดนั VAA เป็นบวก (ข) แรงดนั VAA เป็นลบ รูปที่ 3.18 ลดกระแสไหลผา่ นไทรแอกใหน้ อ้ ยกวา่ กระแส IH 3.3.3 กรำฟคณุ สมบัติของไทรแอก การพิจารณาการทางานของไทรแอกสามารถมองเห็นไดจ้ ากกราฟคุณสมบตั ิแสดง สภาวะการทางานท่ีจุดต่าง ๆ ของไทรแอกกราฟคุณสมบตั ิของไทรแอกแบง่ ออกไดเ้ ป็น 2 ลกั ษณะ คือ ลกั ษณะแรกกราฟแสดงสภาวะการทางานของไทรแอกขณะเปิ ดขาเกต (G) ลอยไว้ และกราฟ แสดงสภาวะการทางานของไทรแอกดว้ ยการควบคมุ แรงดนั ที่ขาเกต (G)

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร 3.3.3.1 กราฟแสดงคุณสมบตั ิของไทรแอกขณะเปิ ดขาเกตลอยไว้ IA 1 A2 I F G VAA A1 V VBF IH V 0 VBF IH A2 IR VAA G 3 A1 IA รูปท่ี 3.19 กราฟแสดงคุณสมบตั ิของไทรแอกขณะเปิ ดขา G ลอยไว้ จากรูปที่ 3.19 เป็นกราฟแสดงสภาวะการทางานของไทรแอกขณะเปิ ดขา G ลอยไว้ ไม่ว่าจะจ่ายแรงดนั บวกให้ขา A2 จ่ายลบให้ขา A1 หรือจ่ายลบให้ขา A2 จ่ายลบให้ขา A1 ไทรแอก สามารถนากระแสได้ เมื่อกระแสไหลผา่ นตวั ไทรแอกถึงค่ากระแสโฮลดิ้ง (IH) ควอแดรนท์ที่นิยม ใชใ้ นการทางานคือ ควอแดรนทท์ ่ี1 และควอแดรนทท์ ่ี 3 อธิบายไดด้ งั น้ี การทางานของไทรแอกในควอแดรนท์ที่ 1 และควอแดรนท์ท่ี 3 เหมือนกนั แตกต่าง กนั เพยี งแรงดนั ไฟกระแสตรงท่ีจ่ายใหข้ า A2 และขา A1 ตรงขา้ มกนั การจ่ายไฟกระแสตรงต่า ๆ คร้ัง แรกให้ไทรแอกไทรแอกยงั ไม่นากระแส มีเพียงกระแสรั่วไหลไหลผ่านเล็กน้อย เมื่อค่อย ๆ ปรับ เพิ่มแรงดนั VAA ใหต้ วั ไทรแอกมากข้ึนที่ละนอ้ ย กระแสร่ัวไหลไหลผา่ นตวั ไทรแอกค่อย ๆ เพ่ิมข้ึน ตามไปดว้ ย ถา้ กระแสร่ัวไหลไหลผ่านตวั ไทรแอกถึงคา่ กระแสโฮลดิ้ง (IH) ไทรแอกนากระแสทนั ที ค่าความตา้ นทานในตวั ไทรแอกลดต่าลงอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้เกิดกระแสไหลผ่านตวั ไทรแอก สูงข้ึนทนั ทีอยา่ งรวดเร็ว ถา้ ไม่สามารถจากดั ค่ากระแสท่ีไหลผ่านตวั ไทรแอกได้ มีกระแสไหลผา่ น ตวั ไทรแอกมากเกินกว่าค่าทนกระแสสูงสุดของไทรแอกตวั น้ัน ตวั ไทรแอกเกิดการชารุดเสียหาย ทนั ที

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร 3.3.3.2 กราฟแสดงคณุ สมบตั ิของไทรแอกดว้ ยการควบคมุ แรงดนั ที่ขาเกต IA A2 G 1 I A RL IG2 IG1 IG0 IG A1 V AA I H0 V GG V BF2 V BF1 V I H1 BF0 I H2 V 0 I HI2IHHV01 BF2 V BF1 V A2 I A V BF0 G V GG I G A1 R L IG0 IG1 IG2 V AA 3 IA รูปที่ 3.20 กราฟแสดงคณุ สมบตั ิของไทรแอกดว้ ยการควบคมุ แรงดนั ที่ขา G จากรูปที่ 3.20 กราฟคุณสมบตั ิของไทรแอกขณะที่จ่ายแรงดนั กระตนุ้ ขาเกต ไทรแอก สามารถนากระแสได้ โดยแรงดนั ท่ีป้อนใหข้ า A2 และขา A1 ไมจ่ าเป็นตอ้ งสูงมาก ใชแ้ รงดนั กระตุน้ ขา G เขา้ ช่วย ไทรแอกสามารถนากระแสไดถ้ ึงค่ากระแสโฮลดิ้ง (IH) ควอแดรนท์ท่ีนิยมใชใ้ นการ ทางานคอื ควอแดรนทท์ ี่ 1 และควอแดรนทท์ ี่ 3 การทางานแตล่ ะควอแดรนทอ์ ธิบายไดด้ งั น้ี กราฟในควอแดรนทท์ ี่ 1 จ่ายแรงดนั ไบอสั ใหข้ า A2 เป็นบวก ขา A1 เป็นลบ ถา้ ในคร้ัง แรกยงั ไม่จ่ายแรงดนั กระตุน้ ท่ีขา G (IGO = 0) ไทรแอกยงั ไม่นากระแส จนกว่าแรงดนั ที่ป้อนให้ขา A2 และขาA1 ถึงค่าแรงดนั เบรกโอเวอร์ท่ี VBFO ไทรแอกนากระแสเพราะมีกระแสไหลผ่านไทรแอก ถึงค่ากระแสโฮลด้ิง (IHO) เกิดกระแสไหลผ่านตวั ไทรแอกสูง ถา้ กระแสไหลผา่ นเกินกวา่ ค่ากระแส สูงสุดท่ีตวั ไทรแอกทนได้ ไทรแอกจะชารุดเสียหายทนั ที ถา้ หากแรงดนั ไบอสั ที่จ่ายให้ขา A2 และขา A1 ต่าว่าแรงดนั เบรกโอเวอร์ท่ี VBFO การ นากระแสของตวั ไทรแอกตอ้ งอาศยั แรงดนั กระตุน้ ท่ีขา G เป็ นแรงดนั บวก มีกระแสเกต IG1 หรือ IG2 ไหลมีกระแสไหลผ่านตัวไทรแอกถึงค่ากระแสโฮลด้ิง IH1หรื อ IH2ทันที ไทรแอกนา กระแสแรงดนั ท่ีจ่ายใหข้ า A2 และขา A1 สามารถเปล่ียนค่าไดต้ ามตอ้ งการ ไทรแอกทางานไดโ้ ดย ไม่ชารุดเสียหาย กราฟในควอแดรนท์ที่ 3 จ่ายแรงดนั ไบอสั ให้ขา A1 เป็นบวก ถา้ ในคร้ังแรกยงั ไม่จ่าย แรงดนั กระตุน้ ท่ีขา G (-IGO =0) ไทรแอกยงั ไม่นากระแสจนกว่าแรงดนั ที่ป้อนใหข้ า A2 และขา A1

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร ถึงค่าแรงดันเบรกโอเวอร์ที่ – VBFO ไทรแอกนากระแสเพราะมีกระแสไหลผ่านตวั ไทรแอกถึง ค่ากระแสโฮลด้ิง (-IHO) มีกระแสไหลผ่านตวั ไทรแอกสูง ไทรแอกอาจชารุดเสียหายได้ ถา้ กระแส ไหลผ่านตวั ไทรแอกเกินกว่าค่ากระแสสูงสุดที่ตวั ไทรแอกทนได้ และหากจ่ายแรงดนั ไบอสั ท่ีขา A2 และขา A1 ต่ากวา่ แรงดนั เบรกโอเวอร์ การนากระแสของตวั ไทรแอกตอ้ งอาศยั แรงดนั กระตุน้ ที่ ขา G เป็นแรงดนั ลบ มีกระแส IG1 หรือ IG2 ไทรแอกนากระแสทนั ที ไดก้ ราฟคุณสมบตั ิเหมือนกนั ท้งั ควอแดรนทท์ ่ี 1 และ ควอแดรนทท์ ่ี 3 วิธีการควบคุมให้ไทรแอกทางานในวงจรทวั่ ๆ ไป นิยมใชว้ ิธีการควบคุมการทางาน ของไทรแอกในลักษณะน้ี เพราะให้ความปลอดภัยในการทางานท้ังตัวไทรแอกและอุปกรณ์ ประกอบร่วมในวงจร การควบคมุ การทางานในวงจรทาไดง้ ่าย ถูกตอ้ ง และมีประสิทธิภาพ 3.3.4 กำรวัดหำขำไทรแอก ใชม้ ลั ติมิเตอร์แบบเขม็ ทาการวดั หาขาไทรแอก มีข้นั ตอนการวดั ดงั น้ี ข้วั บวกมิเตอร์ (สำยสีแดง) จ่ำย ไฟลบ ข้นั ตอนกำรวัด ข้วั ลบมิเตอร์ (สำยสีดำ) จ่ำย ไฟบวก 1. ต้งั ยา่ นวดั R  1  ทาการปรับศูนยโ์ อหม์ ตารางที่ 3.4 การวดั หาขาไทรแอก ภำพกำรวัด Ω X1 Ω

ตารางท่ี 3.4 (ตอ่ ) อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร ภำพกำรวัด ข้นั ตอนกำรวัด 2. ทาการสุ่มการวดั (สลบั สายวดั ) จานวน 6 คร้ัง โดยทาการสุ่มการวดั หาขา A2 ก่อน ผลการวดั เขม็ มิเตอร์ข้ึน จานวน 2 คร้ัง มีคา่ ความ ตา้ นทานมาก 1 คร้ัง และมีค่าความตา้ นทานนอ้ ย 1 คร้ัง (ค่าความตา้ นทานต่างกนั เลก็ นอ้ ย อยทู่ ่ีตาแหน่งคร้ังที่ 1 และ 2) และถา้ ใชข้ า A2 เป็นขาร่วมไปวดั ระหวา่ งขา 1 กบั ขา 2 จะวดั ไมข่ ้ึนท้งั สองคร้ังไมว่ า่ จะสลบั สาย อยา่ งไร 3. วดั หาขา G และขา A1 - วดั ระหวา่ งขา A2 กบั ขา 2 และนาสายมาชอร์ต (ทริก) ระหวา่ งขา A2 กบั ขา 1 เขม็ มิเตอร์ข้ึนค่าคา้ งประมาณ 10  ทาการสลบั สายวดั (คร้ังท่ี 1 และ คร้ังท่ี 2)

ตารางท่ี 3.4 (ตอ่ ) อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร - วดั ระหวา่ งขา A2 กบั ขา 1 และนาสายมาชอร์ต (ทริก) ระหวา่ งขา A2 กบั ขา 2 เขม็ มิเตอร์ข้ึนค่าคา้ งประมาณ 20  และทาการสลบั สายวดั เขม็ มิเตอร์ข้ึนค่าคา้ ง ประมาณ 10  (เขม็ ข้ึนไม่เท่ากนั ) (คร้ังท่ี 3 และ คร้ังท่ี 4) G A1 A2 4.พจิ ารณาคร้ังท่ีเขม็ มิเตอร์มาก ดงั น้ี หมำยเหตุ สายสีดา (ไฟบวก) จบั ท่ีขาใด นน่ั คอื ขา G สายสีแดง (ไฟลบ) จบั ท่ีขาใด นนั่ คือ ขา A1 ส่วนขาท่ีเหลือ คือ ขา A2 สรุปผลการวดั ขาไทรแอก คือ ขา G, ขา A1 และ ขา A2 ถา้ ไม่มนั่ ใจวา่ ขาใดคอื ขา G และขาใดคือขา A1 ใหน้ า สายมิเตอร์ไฟบวก และสายมิเตอร์ไฟลบ แตะขา A2 กบั ขาท่ีคิดวา่ เป็นขา G อ่านค่าความตา้ นทานบนั ทึกคา่ ไว้ จากน้นั ยา้ ยสายมิเตอร์ท่ีแตะกบั ขาที่คดิ วา่ เป็น A1 มาแตะ กบั ขาที่คดิ วา่ เป็นขา G และนาสายไฟอีกเสน้ มาแตะที่ ขา A2 กบั ขาที่แต่เดิมคิดวา่ เป็น A1 สงั เกตความตา้ นทาน ที่ได้ ถา้ ค่าความตา้ นทานสูงกวา่ คร้ังแรกแสดงวา่ การวดั คร้ังแรกเป็นการใชข้ า G ทริก เพราะ ถา้ ทาการทริก ดว้ ย ขา G จะไดค้ วามตา้ นทานต่ากวา่ ทริกดว้ ย A1

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร ตารางท่ี 3.5 สรุปการวดั หาขาไทรแอก ความตา้ นทาน คู่ที่ ศกั ยแ์ รงดนั ไฟฟ้า ∞ ไฟบวก (สายสีดา) ไฟลบ (สายสีแดง) ∞ 112 21 ความตา้ นทานต่า ความตา้ นทานต่า 223 32 ∞ 313 ∞ 31 3.4 ไดแอก ; DIAC (Diode for Alternating Current) ไดแอก (Diac) จดั เป็นอปุ กรณ์สารก่ึงตวั นาประเภทไทริสเตอร์ มีขาต่อใชง้ าน 2 ขา มีโครงสร้าง คลา้ ยไทรแอก สามารถนาไปใชง้ านไดก้ บั แรงดนั ไฟกระแสสลบั ที่ไหลผ่านตวั ไดแอกท้งั ช่วงบวก และช่วงลบ ไดแอกถูกสร้างข้ึนมาให้เป็ นอุปกรณ์ประเภทตวั กระตุน้ (Trigger) การทางาน ต้อง นาไปใชร้ ่วมกบั ไทรแอกหรือเอสซีอาร์ การต่อไดแอกใชง้ านตอ้ งต่อเป็นตวั กระตุน้ ท่ีขา G ของไทร แอกหรือเอสซีอาร์ ช่วยป้องกนั แรงดนั กระชากจานวนมากท่ีอาจทาใหข้ า G ของไทรแอกหรือ เอสซี อาร์ ชารุดเสียหายได้ ลกั ษณะไดแอก แสดงดงั รูปท่ี 3.21 รูปที่ 3.21 รูปร่างของไดแอกแบบตา่ ง ๆ ท่ีมา http://shop.cpu.com.tw/product/17818/info/

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร 3.4.1 โครงสร้ำงและสัญลกั ษณ์ของไดแอก โครงสร้างของไดแอกประกอบดว้ ยสารก่ึงตวั นาตอนใหญ่ 3 ตอน คือ PNP และใน สารก่ึงตวั นาตอนใหญ่มีสารก่ึงตวั นาตอนยอ่ ยชนิด N อีก 2 ตอน ต่ออย่กู บั สารก่ึงตวั นาชนิด P ท้งั 2 ดา้ นมีขาต่อออกมาใชง้ าน 2 ขาคือ ขาแอโนด 1 (A1) หรืออาจเรียกว่าขาเมนเทอร์มินอล 1 (MT1) และขาแอโนด 2 (A2) หรือขาเมนเทอร์มินอล 2 (MT2) โครงสร้างและสัญลกั ษณ์ของไดแอก แสดง ดงั รูปที่ 3.22 1 (A1 ) NP A1 N PN 2 (A2 ) A2 (ก) โครงสร้าง (ข) สัญลกั ษณ์ รูปที่ 3.22 โครงสร้างและสัญลกั ษณ์ของไดแอก จากรูปที่ 3.22 (ก) แสดงโครงสร้างของไดแอก พิจารณาโครงสร้างจะเห็นไดว้ ่ามี ลกั ษณะโครงสร้างคลา้ ยไทรแอก คือประกอบดว้ ยสารก่ึงตวั นาตอนใหญ่ 3 ตอน PNP ในสารก่ึง ตวั นาตอนใหญ่ชนิด P มีสารก่ึงตวั นาตอนย่อยชนิด N ต่ออยู่ดา้ นละตอน ต่อขาออกมาเป็ นขาใช้ งาน A1 และ A2 ส่วนท่ีหายไปคือขา G ทาใหไ้ ดแอกมีขาต่อออกมาใชง้ านเพยี ง 2 ขา จากรูปที่ 3.22 (ข) ขาท้งั สองของไดแอกต่ออยู่กบั สารก่ึงตวั นาชนิด P และชนิด N ทาใหไ้ ดแอกสามารถทางานกบั แรงดนั ไฟกระแสสลบั ไม่วา่ จะจ่ายแรงดนั บวกหรือจ่ายแรงดนั ลบ ให้ขาท้งั สอง ไดแอกสามารถนากระแสไดเ้ หมือนกนั จากโครงสร้างท่ีคลา้ ยกับไทรแอกจึงทาให้ สัญลกั ษณ์ของไดแอกคลา้ ยกบั ไทรแอกคือเขยี นเป็นรูปสามเหล่ียม 2 รูปต่อหันหัวกลบั ทางกนั โดย ไมม่ ีขา G ต่อออกมาเท่าน้นั

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร 3.4.2 หลกั กำรทำงำนของไดแอก เม่ือพิจารณาโครงสร้างและสัญลกั ษณ์ของไดแอกจะพบว่าคลา้ ยกบั ไทรแอก จึงทา ใหส้ ามารถเขียนโครงสร้างเทียบเทา่ และวงจรสมมูลของไดแอกคลา้ ยกบั เอสซีอาร์สองตวั ต่อขนาน กนั แบบหนั หวั กลบั ทางกนั โดยตดั ขาเกต (G) ทิ้งไม่ตอ่ ใชง้ าน ลกั ษณะโครงสร้างเทียบเทา่ และวงจร สมมลู ของไดแอก แสดงดงั รูปที่ 3.23 A2 A2 N P Q1 Q3 P Q2 Q4 NN P P N A1 A1 (ก) โครงสรา้ งเทียบเทา่ (ข) วงจรสมมลู รูปที่ 3.23 โครงสร้างเทียบเท่าและวงจรสมมูลของไดแอก จากรูปที่ 3.23 (ก) เป็นโครงสร้างเทียบเท่าและวงจรสมมูลของไดแอก แยกไดแอก ออกเป็น 2 ส่วน ทาใหม้ องเห็นไดแอกเป็นสารก่ึงตวั นา 4 ตอน 2 ชุดตอ่ ร่วมกนั แบบขนาน จากรูปที่ 3.23 (ข) ทรานซิสเตอร์ Q1 และ Q2 ต่อร่วมกนั เป็นสารก่ึงตวั นา 4 ตอน ชุดที่สอง ขา E ของ Q1 เป็นสารชนิด N และขา E ของ Q3 เป็นสารชนิด P ต่อมร่วมกนั ต่อออกมา เป็นขา A1 ขา E ของ Q2 เป็นสารชนิด P และขา E ของ Q4เป็นสารชนนิด N ตอ่ ร่วมออกมาเป็นขา A2 คลา้ ยกบั วงจรเทียบเท่าของไทรแอก เพยี งแต่ไม่มีขา G เทา่ น้นั ไดแอกสามารถทางานนากระแสไดด้ ีกบั แรงดนั ไฟกระแสสลบั จึงนากระแสได้ เหมือนกนั และเท่ากันท้งั แรงดันช่วงบวกและแรงดันช่วงลบ ดงั น้ันการนาไดแอกไปใช้งานไม่ จาเป็นตอ้ งเลือกขาในการใชง้ าน สามารถใชข้ าใดต่อเขา้ วงจรใชง้ านก็ได้ การทางานของไดแอกเมื่อ จ่ายแรงดันไบอัสให้ตัวไดแอกถึงค่าแรงดันเบรกโอเวอร์ของตัวไดแอก ไดแอกตัวน้ันจึงจะ นากระแสยอมใหก้ ระแสไหลผา่ น ถา้ แรงดนั ไบอสั ที่จ่ายใหต้ วั ไดแอกไม่ถึงค่าแรงดนั เบรกโอเวอร์

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร ไดแอกไมน่ ากระแส ศกั ยข์ องแรงดนั ไบอสั ท่ีจ่ายใหข้ า A1 และขา A2 ไมว่ า่ จะเป็นศกั ยบ์ วกหรือศกั ย์ ลบ ไดแอกสามารถทางานนากระแสไดเ้ หมือนกนั ค่าแรงดนั เบรกโอเวอร์ของไดแอกแต่ละตัวมี ความแตกตา่ งกนั ไปข้ึนอยกู่ บั เบอร์ของตวั ไดแอก A1 IA IA NP A1 RL RL A2 VAA N VAA PN A2 (ก) โครงสร้าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รูปท่ี 3.24 การทางานของไดแอกขณะจ่ายศกั ยบ์ วกให้ A1 ศกั ยล์ บให้ A2 จากรูปท่ี 3.24 เม่ือจ่ายแรงดนั ไฟกระแสตรงศกั ยบ์ วกให้ขา A1 และจ่ายแรงดนั ศกั ยล์ บให้ ขา A2 ไดแอกจะนากระแส เม่ือแรงดนั ไฟกระแสตรงท่ีจ่ายให้มีค่าแรงดนั ถึงแรงดนั เบรกโอเวอร์ ของตวั ไดแอก ไดแอกเริ่มนากระแส ส่งผลใหค้ า่ ความตา้ นทานในตวั ไดแอกต่าลงมีกระแสไหลผ่าน ตวั ไดแอกค่าหน่ึง ค่ากระแสไหลผา่ นตวั ไดแอกเปลี่ยนแปลงไปตามค่าแรงดนั ที่ป้อน และตามค่า ภาระ RL ที่ต่อในวงจร เม่ือไดแอกนากระแสทาให้แรงดันตกคร่อมตัวไดแอกลดลงอย่างมาก แรงดนั ส่วนมากไปตกคร่อมโหลดแทน A1 I A A1 IA NP RL RL N VAA A2 VAA PN A2 (ก) โครงสร้าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รูปท่ี 3.25 การทางานของไดแอกขณะจ่ายศกั ยล์ บให้ A1 ศกั ยบ์ วกให้ A2

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร จากรูปที่ 3.25 เม่ือจ่ายศกั ยล์ บให้ขา A1 และศกั ยบ์ วกใหข้ า A2 ไดแอกสามารถ ทางานนากระแสไดเ้ หมือนกบั การทางานในรูปท่ี 3.24 ทุกประการเพียงแต่มีทิศทางการไหลของ กระแสเป็นทิศทางตรงขา้ ม 3.4.3 กรำฟคุณสมบตั ิของไดแอก การนากระแสของตวั ไดแอกสามารถนากระแสไดท้ ้งั แรงดนั ศกั ยบ์ วกและแรงดัน ศกั ยล์ บ คือ นากระแสไดท้ ้งั ช่วงบวกและช่วงลบของแรงดนั ไฟกระแสสลบั ตวั ไดแอกจะยอมให้ กระแสไหลผา่ นตวั มนั ไปไดเ้ ม่ือแรงดนั ไบอสั ที่จ่ายใหถ้ ึงค่าแรงดนั เบรกโอเวอร์ และกระแสเบรก โอเวอร์เท่าน้นั กราฟคณุ สมบตั ิในการทางานของไดแอกแสดงดงั รูปท่ี 3.26 IA 1 A1 IA VAA A2 V VBO IBO V 0 VBO IBO A1 IA VAA A2 3 IA รูปที่ 3.26 กราฟคุณสมบตั ิของไดแอก จากรูปที่ 3.26 กราฟคุณสมบตั ิของไดแอก ตวั ไดแอกทางานนากระแสไดเ้ หมือนกนั ท้งั ช่วงบวกและช่วงลบของแรงดนั ที่ป้อนให้ (ควอแดรนทท์ ่ี 1 และ 3) ในคร้ังแรกจ่ายแรงดนั ไบอสั ให้ต่า ๆ ไดแอกยงั ไม่นากระแส มีเพียงกระแสรั่วไหลไหลผา่ นตวั ไดแอกเลก็ นอ้ ย ค่อย ๆ ปรับเพิ่ม แรงดนั VAA ใหต้ วั ไดแอกมากข้ึนทีละนอ้ ย กระแสรั่วไหลผา่ นตวั ไดแอกค่อย ๆ เพมิ่ ข้ึนตามไปดว้ ย จนค่าแรงดนั VAA จ่ายใหต้ วั ไดแอกถึงค่าค่าแรงดนั เบรกโอเวอร์ (VBO) ทาใหม้ ีกระแสไหลผ่านตวั

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร ไดแอกถึงค่าแรงดนั เบรกโอเวอร์ (VBO) ไดแอกเร่ิมนากระแสยอมให้กระแสไหลผ่านไดม้ ากข้ึน ค่า ความตา้ นทานในตวั ไดแอกลดลงอย่างมาก มีกระแสไหลผ่านตวั ไดแอกสูงเพ่ิมข้ึน กระแสท่ีไหล ผา่ นตวั ไดแอกตอ้ งถูกจากดั ดว้ ยตวั ตา้ นทานจากภายนอก เพ่ือป้องกนั การชารุดเสียหายของไดแอก เองและป้องกนั การชารุดเสียหายของอปุ กรณ์ท่ีนาไดแอกไปต่อร่วมดว้ ย 3.4.4 กำรวดั หำขำไดแอก ใชม้ ลั ติมิเตอร์แบบเขม็ ทาการวดั หาขาไดแอก มีข้นั ตอนการวดั ดงั น้ี ข้วั บวกมเิ ตอร์ (สำยสีแดง) จ่ำย ไฟลบ ข้วั ลบมเิ ตอร์ (สำยสีดำ) จ่ำย ไฟบวก ตารางท่ี 3.6 การวดั หาขาไดแอก ข้นั ตอนกำรวัด ภำพกำรวัด 1. ต้งั ยา่ นวดั R  10 k ทาการปรับศูนยโ์ อหม์ 2. ทาการวดั จานวน 2 คร้ัง (สลบั สายวดั ) ผลการวดั เขม็ มิเตอร์ไม่ข้นึ ท้งั สองคร้ัง (เขม็ มิเตอร์ช้ีที่ ) 3. สรุป ขาใชง้ านจะใหด้ า้ นใดเป็น A2 หรือ A1 กไ็ ด้

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร ตารางที่ 3.6 (ตอ่ ) ข้นั ตอนกำรวดั ภำพกำรวดั ค่าแรงดนั ภายในโอหม์ มิเตอร์ของมลั ติมิเตอร์ไม่สูงพอถึง หมำยเหตุ ค่าแรงดนั พงั ที่จะทาใหไ้ ดแอกนากระแสได้ ดงั น้นั เขม็ มิเตอร์จึงช้ี ∞ ท้งั 2 คร้ัง 3.5 เอสซีเอส ; SCS (Silicon Controlled Switch) SCS มีช่ือเตม็ วา่ (Silicon Controlled Switch) เป็นอุปกรณ์ไทริสเตอร์ประเภททนกระแสไดต้ ่า ที่คลา้ ยกบั เอสซีอาร์ ซ่ึงประกอบดว้ ยสารก่ึงตวั นา 4 ช้นั 3 รอยตอ่ คือ พี-เอน็ -พ-ี เอน็ ซ่ึงแตล่ ะช้นั ของ สารก่ึงตวั นาจะถูกต่อขาออกมาภายนอกท้งั หมด จึงมีขาตอ่ ใชง้ าน 4 ขา ประกอบดว้ ย แอโนด (Anode), แคโทด(Cathode), แคโทดเกต(Cathode Gate) และแอโนดเกต(Anode Gate) 3.5.1 โครงสร้ำงและสัญลกั ษณ์ของเอสซีเอส เอสซีเอสมีลกั ษณะโครงสร้างและสัญลกั ษณ์ ดงั แสดงในรูปที่ 3.27 P N P N (ก) โครงสร้าง (ข) สัญลกั ษณ์ รูปที่ 3.27 โครงสร้างและสัญลกั ษณ์เอสซีเอส

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร 3.5.2 หลกั กำรทำงำนของเอสซีเอส เอสซีเอส จะมีการทางานท่ีเหมือนกบั เอสซีอาร์ คือ การใชข้ าแคโทดเกตทาหนา้ ที่ ชุดชนวนให้ เอสซีเอส อย่ใู นสภาวะนากระแสได้ แต่ เอสซีเอส ยงั มีขาแคโทดเกตที่เป็ นขาต่อเพิ่ม ข้ึนมาใหม่ ซ่ึงมีคุณสมบตั ิพิเศษ คือ สามารถควบคุมการทางานของ เอสซีเอสให้อยู่ในสภาวะ นากระแส หรือสภาวะหยดุ นากระแสได้ ตามวงจรสมมลู ดงั แสดงในรูปที่ 3.28 PQN1P IGA I C1 NQP2N IGK รูปที่ 3.28 วงจรสมมูลเอสซีเอส RL IAK (PNQP1) A GA RGA 0 OpenGk I C1 IGA VAA (NQP2N) K (ก) เอสซีเอสอยใู่ นสภาวะนากระแส

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร RL A GA RGA 0 (PNQP1) IGA VAA OpenGk (NQP2N) K (ข) เอสซีเอสอยใู่ นสภาวะหยดุ นากระแส รูปที่ 3.29 แสดงการทางานของเอสซีเอส จากรูปที่ 3.29 (ก) เมื่อจ่ายพลั ส์ลบ (Negative Pulse) เขา้ ท่ีขาแอโนดเกต ซ่ึงเป็ นการ จ่ายแรงดนั ไบอสั ตรงใหแ้ ก่ขาเบสและขาอิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์ Q1 ซ่ึงเป็นชนิดพีเอ็นพี จะทา ให้ทรานซิสเตอร์ Q1 นากระแสไดโ้ ดยมีกระแสคอลเล็กเตอร์ IC1 จานวนมากไหลเขา้ สู่ขาเบสของ ทรานซิสเตอร์ Q2 ชนิดเอน็ พีเอน็ ทาใหท้ รานซิสเตอร์ Q2 ไดร้ ับแรงดนั ไบอสั ตรงระหวา่ งรอยต่อขา เบสและขาอิมิตเตอร์ จึงทาให้ทรานซิสเตอร์ Q2 นากระแสตามไปด้วย และมีการทางานแบบ วกกลบั (Regenerative Action)เหมือนกบั เอสซีอาร์ ในสภาวะน้ี เอสซีเอส จะอยใู่ นสภาวะนากระแส จากรูปท่ี 3.29 (ข) เมื่อจ่ายพลั ส์บวก (Positive Pulse) เขา้ ที่ขาแอโนดเกต ซ่ึงเป็นการ จ่ายแรงดนั ไบอสั กลบั ใหแ้ ก่ขาเบสและขาอิมิตเตอร์ของทรานซิสเตอร์ Q1 ซ่ึงเป็นชนิดพเี อน็ พี ทาให้ ทรานซิสเตอร์ Q1 ไม่นากระแส ผลท่ีตามมาก็คือวงจรเปิ ด ทาให้เอสซีเอส จะอยู่ในสภาวะไม่ นากระแสหรือไมท่ างาน 3.5.3 กรำฟคุณสมบัติของเอสซีเอส กราฟคุณสมบัติของเอสซีเอส ซ่ึงจะมีลกั ษณะสมบัติทางแรงดันและกระแสที่ เหมือนกันกับ เอสซีอาร์ โดยทว่ั ไปการจุดชนวนด้วยกระแสแอโนดเกต IGA จะมีค่าสูงกว่าการ จุดชนวนดว้ ยกระแสแคโทดเกต IGK มาก ๆ ประมาณ 1.5 มิลลิแอมป์ (mA) ส่วนกระแสแคโทด เกตจะมีคา่ ประมาณ 1 ไมโครแอมป์ (µA)

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร IA IGA GA K A I G=0 IA GK I H IG2 V(BO) VF1 IG1 VF รูปที่ 3.30 กราฟคุณสมบตั ิของเอสซีเอส จากรูปที่ 3.30 กราฟคุณสมบตั ิเม่ือกระแสแอโนดเกตมีค่าสูงจะมีผลทาใหแ้ รงดนั คร่อมขาแอโนดกบั แคโทด มีคา่ ลดลง ซ่ึงจะทาใหเ้ อสซีเอส อยใู่ นสภาวะนากระแส การหยดุ ทางาน ของเอสซีเอส จะใชเ้ วลาเร็วมาก คือ ประมาณ 1 ถึง 10 ไมโครวินาที แต่เอสซีเอส จะมีขีดจากดั ของ กาลงั งานที่ต่าประมาณ 100 ถึง 500 มิลลิวตั ต์ พิกดั ของกระแสแอโนดสูงสุดจะอยู่ในช่วง 100 ถึง 300 มิลลิแอมป์ 3.6 จีทีโอ ; GTO (Gate Turn Off SCR) GTO มีช่ือเต็มว่า (Gate Turn Off SCR) เป็ นอุปกรณ์ไทริสเตอร์ท่ีคล้ายกับเอสซีอาร์ ซ่ึง ประกอบดว้ ยสารก่ึงตวั นา 4 ช้ัน 3 รอยต่อ คือ พี-เอ็น-พี-เอ็น มีขาต่อใช้งาน 3 ขา ประกอบดว้ ย แอโนด (Anode) , แคโทด (Cathode) และเกต (Gate) 3.6.1 โครงสร้ำงและสัญลกั ษณ์ของจีทีโอ จีทีโอ มีลกั ษณะโครงสร้างและสญั ลกั ษณ์ ดงั แสดงในรูปท่ี 3.31

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร P AAA N P NG GG KKK (ก) โครงสร้าง (ข) สญั ลกั ษณ์ รูปที่ 3.31 โครงสร้างและสัญลกั ษณ์ จีทีโอ 3.6.2 หลกั กำรทำงำนของจีทีโอ จีทีโอจะมีการทางานท่ีเหมือนกบั เอสซีอาร์ คือ ตอ้ งจ่ายแรงไบอสั ตรงใหข้ าแอโนด และขาแคโทด และจุดชนวนดว้ ยแรงดนั ไบอสั ตรงท่ีขาเกต ดงั แสดงในรูปท่ี 3.32 RL IA A VAA K G RG IG VG (ก) จีทีโอ อยใู่ นสภาวะนากระแส

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร RL VG A VAA K G RG IG (ข) จีทีโอ อยใู่ นสภาวะหยดุ นากระแส รูปท่ี 3.32 แสดงการทางานของ จีทีโอ จากรูปที่ 3.32 (ก) เมื่อจ่ายแรงไบอสั ตรงให้ขาแอโนด และขาแคโทด และจุดชนวน ดว้ ยแรงดนั ไบอสั ตรงที่ขาเกต นน่ั คือท่ีขาเกตมีศกั ยเ์ ป็นบวกเมื่อเทียบกบั ขาแคโทด จีทีโอ จะอยใู่ น สภาวะนากระแสได้ จากรูปที่ 3.32 (ข) เม่ือจ่ายแรงดนั ไบอสั กลบั ท่ีขาเกต นน่ั คือท่ีขาเกตจะมีศกั ยเ์ ป็ นลบ เมื่อเทียบกบั ขาแคโทด ซ่ึงจะทาใหบ้ ริเวณรอยต่อขาเกตกบั ขาแคโทดไดร้ ับแรงดนั ไบอสั กลบั และ ปิ ดก้นั ไมใ่ หก้ ระแสไหลผา่ นตวั มนั ได้ จีทีโอ จึงหยดุ ทางาน 3.6.3 กรำฟคุณสมบัติของจีทีโอ กราฟคณุ สมบตั ิของจีทีโอ ซ่ึงจะมีลกั ษณะสมบตั ิทางแรงดนั และกระแสที่เหมือนกนั กบั เอสซีอาร์ ที่จุดชนวนดว้ ยกระแสเกต แสดงดงั รูปท่ี 3.33

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร IA I G=0 I H IG2 V(BO) VF VF1 IG1 รูปท่ี 3.33 กราฟคุณสมบตั ิของ จีทีโอ จากรูปท่ี 3.33 แสดงกราฟคุณสมบตั ิของจีทีโอ โดยทว่ั ไปการจุดชนวนดว้ ยกระแส เกตของจีทีโอ จะมีค่าประมาณ 20 ไมโครแอมป์ และกระแสเกตท่ีจะทาให้ จีทีโอหยุดนากระแส จะตอ้ งมีค่าลบที่มีค่าสูง ซ่ึงค่ายอดของกระแสเกตลบน้ีจะนอ้ ยกว่าค่ายอดของกระแสแอโนดเพียง 3 ถึง 5 เท่า ลกั ษณะท่ีสาคญั อีกอย่างหน่ึงของจีทีโอ คือ การสวิตช์ท่ีมีความไวสูง เพราะช่วงเวลาการ นากระแสและช่วงเวลาหยดุ นากระแสของจีทีโอ ใชเ้ วลาประมาณ 1 ไมโครวนิ าที

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร บทสรุป อุปกรณ์ไทริสเตอร์ (Thyristor) เป็นอุปกรณ์สารก่ึงตวั นาที่มีโครงสร้าง ประกอบดว้ ย สาร ก่ึงตวั นาชนิด P และชนิด N ต่อชนกนั 4 ตอน ทาหนา้ ที่เป็นสวิตช์ตดั -ต่อวงจร เอสซีอาร์ถูกจดั เป็ น อุปกรณ์ก่ึงตวั นาจาพวกไทริสเตอร์ เพราะมีโครงสร้างของสารก่ึงตวั นา 4 ตอนตอ่ ชนกนั เอสซีอาร์ มีโครงสร้างประกอบดว้ ยสารก่ึงตวั นาชนิด P และชนิด N ต่อชนกนั รวม 4 ตอน คือ PNPN มีขาต่อออกมาใชง้ าน 3 ขา มีขาแอโนด (A) ขาแคโทด (K) และขาเกต (G) สัญลกั ษณ์ ของเอสซีอาร์ มีลกั ษณะคลา้ ยสญั ลกั ษณ์ของไดโอด ทาหนา้ ที่เป็นตวั เรียงกระแสแปลงไฟสลบั เป็น ไฟตรง และมีขาเกตเป็นขาควบคุมการทางานของตวั เอสซีอาร์ การจ่ายแรงดนั ไบอสั ให้ตวั เอสซีอาร์ ทางานน้นั ตอ้ งจ่ายแรงดนั ไบอสั ตรงใหท้ กุ ขาของตวั เอสซีอาร์ ดงั น้ี ขาแอโนด ( A) จ่ายศกั ยบ์ วก (+) ให้ขาแคโทด (K) จ่ายศกั ยล์ บ (-) ให้ และขาเกต (G) จ่ายศกั ยบ์ วก (+) ให้เทียบกับขาแคโทด เอสซีอาร์เม่ือได้รับแรงดันไบอัสตรงครบถูกต้องตาม ตอ้ งการแลว้ เอสซีอาร์จะสามารถนากระแสได้ เม่ือเอสซีอาร์นากระแสแลว้ สามารถตดั แรงดนั ที่ขา เกตออกได้ เอสซีอาร์ยงั คงนากระแสต่อไปเป็ นปกติ แรงดันท่ีจ่ายให้ขาเกต น้ีมกั เรียกว่าแรงดนั กระตนุ้ ไทรแอก เป็ นอุปกรณ์จาพวกสารก่ึงตวั นาประเภทไทริสเตอร์ โดยถูกพฒั นาข้ึนมาใชง้ าน กบั แรงดนั ไฟกระแสสลบั สามารถทางานนากระแสกบั แรงดนั ไฟกระแสสลบั ไดส้ องทิศทางคือช่วง บวกและช่วงลบ การนาไทรแอกไปใชง้ านจึงมกั ถูกใชง้ านกับแรงดนั ไฟกระแสสลบั ทาหนา้ ที่เป็น สวติ ช์ เช่นเดียวกบั เอสซีอาร์ โครงสร้างของตวั ไทรแอกเปรียบเสมือนการนาเอาเอสซีอาร์สองตวั มา ต่อขนานกลับทิศทางกัน มีขาเกตต่อร่วมกัน ทาให้วงจรสมมูลของไทรแอกจึงเขียนได้เป็ น ทรานซิสเตอร์ 4 ตวั ตอ่ วงจรร่วมกนั มีขาต่อใชง้ าน 3 ขาคือ A1 , A2 และ G การจ่ายแรงดนั ใหไ้ ทรแอกนากระแส ตอ้ งจดั ข้วั แรงดนั ที่จ่ายให้ขาตา่ ง ๆ ของไทรแอก และ แรงดนั กระตนุ้ ขาเกตที่ถกู ตอ้ งเหมาะสม ไทรแอกจึงสามารถทางานไดอ้ ยา่ งมีประสิทธิภาพ โดยตอ้ ง เลือกสภาวะท่ีกระแสแอโนด (IA) กบั กระแสเกต (IG) ไหลเสริมกนั สังเกตไดจ้ ากการจ่ายแรงดนั ให้ ขา A2 และขา G มีข้วั แรงดนั เหมือนกนั เลือกสภาวะการทางานของไทรแอก อยใู่ นควอแดรนท์ ที่ 1 และ 3 ไดแอก เป็นอุปกรณ์สารก่ึงตวั นาประเภทไทริสเตอร์ เช่นเดียวกบั เอสซีอาร์ และไทรแอก มี ลกั ษณะโครงสร้างและวงจรสมมูลคลา้ ยกนั มีการนาไปใชง้ านท่ีเก่ียวขอ้ งกนั แตกต่างขาต่อออกมา ใช้งานไดแอกมีเพียง 2 ขา และใชง้ านทาหนา้ ที่เป็ นตวั กระตุน้ ขาเกตของไทรแอกหรือขาเกตของ เอสซีอาร์

อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร ไดแอกทางานไดด้ ีกบั แรงดนั ไฟกระแสสลบั การนาไดแอกไปใชง้ าน ไม่จาเป็ นตอ้ งเลือก ขาในการต่อใช้งาน สามารถใช้ขาใดต่อเขา้ วงจรใช้งานก็ได้ เมื่อนาไดแอกไปทดสอบการทางาน นามาเขียนกราฟคุณสมบตั ิ จะไดก้ ราฟการทางานท้งั ช่วงบวกและช่วงลบเหมือนกนั ตวั ไดแอกจะ ยอมใหก้ ระแสไหลผา่ นตวั มนั ไปไดเ้ ม่ือแรงดนั ไบอสั ท่ีจ่ายใหถ้ ึงคา่ แรงดนั แบรกโอเวอร์ เอสซีเอส มีช่ือเต็มว่า (Silicon Controlled Switch) เป็ นอุปกรณ์ไทริสเตอร์ประเภททน กระแสไดต้ ่าท่ีคลา้ ยกบั เอสซีอาร์ ซ่ึงประกอบดว้ ยสารก่ึงตวั นา 4 ช้นั 3 รอยต่อ คือ พี-เอน็ -พี-เอ็น ซ่ึงแต่ละช้ันของสารก่ึงตัวนาจะถูกต่อขาออกมาภายนอกท้ังหมด จึงมีขาต่อใช้งาน 4 ขา ประกอบด้วย แอโนด (Anode) , แคโทด (Cathode) , แคโทดเกต (Cathode Gate) และแอโนดเกต (Anode Gate) จีทีโอ มีชื่อเต็มวา่ (Gate Turn Off เอสซีอาร์) เป็นอุปกรณ์ไทริสเตอร์ที่คลา้ ยกบั เอสซีอาร์ ซ่ึงประกอบดว้ ยสารก่ึงตวั นา 4 ช้นั 3 รอยต่อ คือ พี-เอ็น-พี-เอ็น มีขาต่อใช้งาน 3 ขา ประกอบดว้ ย แอโนด (Anode) , แคโทด (Cathode) และเกต (Gate)

อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร แบบฝึ กหัด คำชีแ้ จง 1. แบบฝึกหดั หน่วยท่ี 3 อปุ กรณ์ไทริสเตอร์ มีท้งั หมด 3 ตอน คะแนนเตม็ 25 คะแนน ดงั น้ี 1.1 ตอนที่ 1 แบบฝึกหดั ชนิดเลือกตอบ จานวน 10 ขอ้ ๆ ละ 1 คะแนน 1.2 ตอนที่ 2 แบบฝึกหดั ชนิดเลือกตอบแบบเติมคาจานวน 10 ขอ้ ๆ ละ 1 คะแนน 1.3 ตอนท่ี 3 แบบฝึกหดั ชนิดตอบคาถาม จานวน 5 ขอ้ ๆ ละ 1 คะแนน 2. เวลาท่ีใชใ้ นการทาแบบฝึกหดั ท้งั หมด จานวน 25 นาที ........................................... ตอนที่ 1 จงทาเครื่องหมายกากบาท () ลงหนา้ ขอ้ ที่ถกู ที่สุดเพียงขอ้ เดียว คะแนนเตม็ 10 คะแนน 1. ขอ้ ใดคืออปุ กรณ์ไทริสเตอร์ ก. เอสซีอาร์ ข. LDR ค. Transistor ง. FET 2. เอสซีอาร์ นิยมนามาใชง้ านดา้ นใดมากที่สุด ก. กาเนิดสญั ญาณฟันเล่ือย ข. ควบคุมแรงดนั ไฟฟ้า ค. การทางานเป็นสวติ ช์ ง. ควบคุมการนากระแส 3. ขาของ TRIAC ประกอบดว้ ยขาใดบา้ ง ก. A1, A2, G ข. E , B1 , B2 ค. K, A, G ง. S , D, G