ไดแอกและควอแดรก

ชุดการสอน ชดุ ที่ 6 ไทรสิ เตอร์ วิชา อุปกรณ์อเิ ลก็ ทรอนิกสแ์ ละวงจร รหสั 2104-2102 หลักสตู รประกาศนยี บตั รวิชาชีพ พุทธศกั ราช 2556หนว่ ยท่ี 10 เรอ่ื งไดแอกและควอแดรก นายสมพร บุญริน สาขาวิชาช่างไฟฟ้ากาลัง วทิ ยาลยั เทคนิคชลบุรี สานกั งานคณะกรรมการการอาชีวศึกษา กระทรวงศึกษาธิการ

1 ใบความรทู้ ่ี 10 สอนครั้งท่ี 11 รวม 4 ชั่วโมงช่อื วิชา อุปกรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์และวงจร รหัสวชิ า 2104-2102 จานวน 1 ช่ัวโมงหน่วยท่ี 10 ชือ่ หน่วย ไดแอกและควอแดรกชอ่ื เรื่อง ไดแอกและควอแดรกหัวข้อเรอ่ื ง1. โครงสร้างของไดแอก2. สญั ลักษณข์ องไดแอก3. การทางานของไดแอก4. การตรวจสอบไดแอกดว้ ยมัลตมิ เิ ตอร์5. ลกั ษณะของควอแดรก6. การใช้งานไดแอกสาระสาคัญ ไดแอก (DIAC) เป็นอปุ กรณ์สารก่งึ ตวั นาในกลุ่มของไทริสเตอรม์ ี 2 ขว้ั คอื ข้วั แอโนด1 (A1) และข้ัวแอโนด2 (A2) ลักษณะโครงสร้างจะเป็นสาร P-N 3 ช้ัน รอยต่อเหมือนกับทรานซิสเตอร์ การทางานจะนากระแสได้ 2 ทางเม่อื แรงดันท่ีจา่ ยให้กับไดแอกถึงคา่ VBO แรงดันเร่มิ ต้นทที่ าให้ไดแอกนากระแสได้น้ันจะอยู่ในช่วง 28 - 45 V จะขึ้นอยู่กับเบอร์ของไดแอก ไดแอกทาหน้าที่เป็นอุปกรณ์ควบคุมการจดุ ชนวนเกตใหก้ บั ไทรแอก การใช้งานจะใช้ต่อกับขาเกตไทรแอกเพื่อปอ้ งกนั แรงดนั กระโชกทขี่ า G อุปกรณ์ท่ีเรียกว่า ควอแดรก(Quadrac) คือการนาไดแอกและไทรแอกมารวมไว้ในตัวเดียวกันเพ่อื สะดวกในการใช้งาน ไทรแอกและไดแอกในวงจรควบคุมกาลังไฟฟา้ เชน่ วงจรปรบั ระดบั ความร้อนของเครื่องทานา้ อ่นุ วงจรหร่ีไฟแสงสว่าง วงจรปรบั ความเรว็ มอเตอร์ เปน็ ต้น ดังน้ันผู้เรียนจะต้องมีความรู้ความเข้าใจเก่ียวกับ โครงสร้าง สัญลักษณ์ การทางานของไดแอกการวดั ตรวจสอบไดแอก ลกั ษณะของควอแดรก และการนาไดแอกไปใช้งานสาระการเรียนรู้ 1. โครงสร้างของไดแอก 2. สญั ลกั ษณข์ องไดแอก 3. การทางานของไดแอก 4. การตรวจสอบไดแอกด้วยมัลตมิ เิ ตอร์ 5. การใช้งานไดแอก 6. ควอแดรกจุดประสงค์การเรยี นรู้ เมื่อผ้เู รยี น เรียนหน่วยการเรียนนแี้ ลว้ มคี วามสามารถดังต่อไปน้ี คือ 1. บอกโครงสรา้ งของไดแอกได้

22. บอกสัญลกั ษณ์ของไดแอกได้3. อธิบายการทางานของไดแอกได้4. อธบิ ายการตรวจสอบไดแอกด้วยมลั ตมิ เิ ตอรไ์ ด้5. อธิบายการใชง้ านไดแอกได้6. อธิบายลักษณะของควอแดรกได้

3 ไดแอก (Diac) ไดแอกเป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนาท่ีมีอยู่ในกลุ่มของไทรริสเตอร์ (thyristor)มี 2 ข้ัวคือขั้วแอโนด1(A1)และข้ัวแอโนด2(A2) หรือ Mt1 ,Mt2 นากระแสได้สองทางไดแอก เป็นอุปกรณ์ทาหน้าท่ีช่วยการจดุ ชนวนเกตให้กับไทรแอก หรือป้องกันเกตของไทรแอกไม่ไห้เสียหาย1. โครงสร้างไดแอก (Diac) โครงสร้างเปน็ อปุ กรณ์สารกง่ึ ตัวนามี 3 ตอนใหญ่ชนิดสาร PNP และยังประกอบด้วยสารกงึ่ตวั นา 2 ตอนย่อยชนิด N ตอ่ รว่ มในสารกง่ึ ตวั นาชนดิ P ทงั้ 2 ตอนด้านนอก มีขาต่ออกมาใชง้ านเพียง 2ขา แตล่ ะขาที่ต่อใช้งานจะต่อร่วมกับสารกงตวั นาท้ังชนดิ N และชนิด P จงึ ทาให้ไดแอกสามารถทางานไดท้งั แรงดันไฟบวกและแรงดันไฟลบ ขาแอโนด1 (A1) เรยี กวา่ ขาเทอมินอล1 (Main Terminal1) ใชต้ วัยอ่ MT1 และขาแอโนด2 (A2) เรียกวา ขาเทอมนิ อล 2 (Main Terminal 2) ใช้ตวั ยอ่ MT2 แตล่ ะขาสามารถตอ่ สลับกันได ลกั ษณะโครงสรา้ งของไดแอกแสดงดังรปู ที่ 10.1 A1 N N P N A2 รูปท่ี 10.1 โครงสร้างของไดแอก2. สัญลักษณข์ อง ไดแอก (Diac) A1 A2 รปู ท่ี 10.2 สญั ลกั ษณข์ องไดแอก

4 สัญลักษณ์ของไดจะคล้ายกบั ไทรแอก คือเป็นรูปสามเหลีย่ ม 2 รูปวางกลับหวั กนั โดยไมม่ ีขาเกตตอ่ ออกมา รูปที่ 10.3 รูปรา่ งของไดแอก ท่ีมา: http://www.tme.eu/html/gfx/ramka_447.jpg3. การทางานของไดแอก ไดแอกมีเพยี ง 2 ขา สามารถทางานได้ทั้งชว่ งบวกและลบ คอื นากระแสได้ท้ัง 2 ทิศทาง ดงั น้ันในการใช้งานจึงไม่เจาะจงขาในการต่อวงจร จะใช้ขาด้านใดต่อเข้าวงจรก็ได้การทางานของไดแอกจะเหมอื นกนั IF R A1+ VAA VBO=32 V- A2 การตอ่ วงจรไดแอกไบแอสตรง IF R A2+ VAA VBO=32 V- A1 การตอ่ วงจรไดแอกไบแอสกลับ รูปท่ี 10.3 แสดงการต่อวงจรไดแอก จากวงจรตามรูปท่ี 10.3 ถา้ เราจา่ ยแรงดันท่ีตกคร่อมไดแอกมีค่ามากกว่าแรงดัน VBO เช่นเบอร์DB3 VBO = 32 V จะทาให้กระแสสามารถไหลผ่านไดแอกได้ แต่ถ้าเราจ่ายแรงดันน้อยกว่า VBO จะไม่มีกระแสไหลผ่านไดแอก

5 สรุปเมื่อไดแอกได้รับไบแอสตรงต้องป้อนแรงดนั ไบแอสตรงใหถ้ ึงคา่ VBO ไดแอกจะนากระแสได้จะมีกระแสไหลผ่าน จากขา A1 ไปยัง A2 ข้ัวและเมื่อได้แอกได้รับไบแอสกลับต้องป้อนแรงดันไบแอสกลับใหถ้ ึงคา่ VBO ด้วยเชน่ กันจึงจะทาให้ไดแอกนากระแส มีกระแสไหลจากขา A2 ไปยังขา A1 การจ่ายแรงดันให้ไดแอกในครั้งแรกจะมีกระแสไหลผ่านตัวไดแอกน้อยมาก เรียกว่ากระแสรั่วซึม เมื่อเพ่ิมแรงดันมากข้ึนจนถึงค่าแรงดันเบรคโอเวอร์ (VBO) จะทาให้มีกระแสไหลผ่านตัวไดแอกจนถึงค่า กระแสเบรคโอเวอร์ (IBO) ไดแอกจะนากระแสยอมให้กระแสไหลผ่าน ทาให้ค่าความต้านทานลดลง ยิ่งจา่ ยแรงดันมากขน้ึ คา่ ความต้านทานยิง่ ลดลง กระแสกจ็ ะไหลเพม่ิ มากข้นึ เป็นอันดบั IF IF R A1 A2 + VAA - IF -VBO + IBO +VBO VA1A2 - IBO R A1+ A2- VAA รปู ท่ี 10.4 แสดงกราฟลักษณะสมบตั ิของไดแอก เม่ือเราดูจากกราฟตามรูปท่ี 10.4 เมื่อไดแอกนากระแส ค่าแรงดันตกคร่อมตัวไดแอกจะลดค่าลงเล็กนอ้ ย ซึง่ ปกตจิ ะลดลงจากคา่ แรงดันพังประมาณ 5 V จากลักษณะสมบัติของไดแอก เราจะเห็นได้วา่ ไดแอกนัน้ เหมาะสมท่ีจะนาไปใชเ้ ป็นตัวป้อนกระแสจุดชนวนให้กบั อุปกรณ์ไทรแอก เพราะนา กระแสได้ 2 ดา้ น ระดบั ค่าแรงดัน(Voltage)ของไดแอก ในเบอรต์ า่ งๆ

6 DB3 VBO =32 V, IBO=50uA, ทางานอย่ใู นชว่ ง VBO 28 V - 36 V DB4 VBO =40 V, IBO=1mA, ทางานอยู่ในช่วง VBO 35 V - 45 V4. การตรวจสอบไดแอกดว้ ยมัลติมเิ ตอร์ การใช้งานไดแอกเราไม่จาเป็นต้องทราบ ขาของมนั กไ็ ด้เพราะเราสามารถสลับข้วั ต่อใช้งานได้ในการวัดทดสอบไดแอกนน้ั จะวดั วา่ ไดแอกชอ็ ตหรอื ไม่ โดยการตง้ั ยา่ นวัด RX 10 เขม็ มิเตอร์จะต้องไม่ขน้ึ เลย ไมว่ ่าเราจะสลบั สายวัดก็ตาม แสดงวา่ ไดแอกอยใู่ นสภาพดี ΩΩA1 A2 A2 A1 RX10 RX10 -+ -+ รปู ท่ี 10.5 การตรวจสอบไดแอก5. การใชง้ านไดแอก การนาไดแอกไปใชง้ านทีน่ ยิ มใชม้ ากท่สี ดุ คือการนาไปใชค้ วบควบคมุ การจดุ ชนวนเกตของไทรแอก เชน่ วงจรควบความสว่างของหลอดไฟฟ้ากระแสสลบั หรือวงจรหร่ีไฟ วงจรควบคุมวามเรว็มอเตอร์ ดังรูปท่ี 10.8 VR1 500k LAMP 220 VAC 220 V R2 4.7k C1 0.039µRF3 15k 0.039µF 400V 400V C2 รูปที่ 10.6 วงจรหรีไ่ ฟ จากรูปท่ี 10.6 วงจรหร่ีไฟ การใช้งานไทรแอกควบคุมกาลังไฟฟ้าท่ีจะจ่ายให้แก่โหลด ในระบบทเ่ี รยี กว่าเฟสทริกเกอร์ เปน็ วงจรควบคุมความสว่างของหลอดไฟโดยการปรับมุมของสัญญาณทริกเกอร์ในวงจรนี้การกระตุ้นที่ตาแหน่งเฟส โดยใช้ไดแอกร่วมกับวงจร RC เป็นตัวสร้างสัญญาณกระตุ้นให้แก่ไทรแอกโดยไดแอกจะทาหน้าท่ีจุดชนวนเกตของไทรแอกเมื่อแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมท่ีตัวเก็บประจุ C2

7ประมาณ 32 V การปรับมมุ ของสัญญาณทริกเกอร์ โดยการปรบั เวลาการชารจ์ ประจุใหต้ ัวเก็บประจุด้วยVR16. ควอแดรก (Quadrac) เป็นอุปกรณ์สารก่ึงตัวนาประเภทไทรสิ เตอร์ ควอแดรกผลิตขึ้นโดยการรวมไทรแอกและไดแอกเข้าด้วยกัน เพราะการใช้งานไทรแอก ต้องต่อไดแอกอันดับกับขา G ของไทรแอก เพื่อป้องกันกระแสกระโชกจานวนมากผ่านเข้าขา G ของไทรแอก ทาให้ขา G ไทรแอกเสียหาย ดังน้ันจึงรวมไดแอกและไทรแอกเข้าไว้ด้วยกัน เรียกว่า ควอดแดรก ลักษณะการต่อไดแอกและไทรแอก เปรียบเทียบกับอปุ กรณค์ วอแดรก ดงั รูปที่ 10.8 A2 A2A1 A2 G G A1 A1(ก) การต่อไดแอกกับขา G ของไทรแอก (ข) ควอแดรกรปู ท่ี 10.8 เปรยี บเทยี บวงจรไดแอก-ไทรแอกกับควอแดรกรูปที่ 10.9 ควอแดรก เบอร์ Q2004LT

8สรุป 1. โครงสร้างของ ไดแอก ประกอบดว้ ยสารกงึ่ ตัวนามี 2 ขา คือ A1 หรือMT1 และ A2 หรือMT2 2. สญั ลกั ษณข์ อง ไดแอก A1 A2 รปู ท่ี 10.10 สญั ลักษณ์ของไดแอก 3. การทางานของไดแอก เม่ือจ่ายแรงดันท่ีตกคร่อมไดแอกมีค่ามากกว่าแรงดัน VBO จะทาให้กระแสสามารถไหลผ่านไดแอก แตถ่ า้ เราจา่ ยแรงดนั น้อยกวา่ VBO จะไม่มกี ระแสไหลผ่านไดแอก 4. การตรวจสอบไดแอกด้วยมัลตมิ เิ ตอร์ โดยการตัง้ ยา่ นวัด RX 10 เข็มมิเตอร์จะต้องไม่ขึน้ เลย ไม่ว่าเราจะสลบั สายวัดกต็ าม แสดงว่าไดแอกอยู่ในสภาพดี 5. ลกั ษณะของควอแดรก ควอแดรกผลิตข้ึนโดยการรวมไทรแอกและไดแอกเข้าด้วยกัน 6. การใช้งานไดแอก การนาไดแอกไปใชง้ านทีน่ ิยมใช้มากที่สุดคอื การนาไปใชค้ วบควบคมุ การจดุ ชนวนเกตของไทรแอก

9 บรรณานกุ รมวทิ ยาลัยเทคนิคนครปฐม . 2542. ปฏิบตั อิ ุปกรณ์อิเล็กทรอนิกสแ์ ละวงจร โครงการจดั ทาต้นแบบ การเรยี นการสอนวชิ าชีพภาคปฏิบัติ. นครปฐม : กรมอาชวี ศกึ ษา กระทรวงศึกษาธิการ.อดุลย์ กลั ยาแกว้ . 2554. อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร. กรงุ เทพฯ : สานักพิมพ์ศนู ย์ส่งเสรมิ อาชีวะ.พนั ธศ์ กั ดิ์ พุฒมิ านติ พงศ์. 2535. ทฤษฎเี ซมิคอนดกั เตอร์. กรุงเทพมหานคร: โรงพิมพเ์ จรญิ ธรรม.พันธ์ศกั ดิ์ พุฒิมานิตพงศ์ และเกษมศรี ไชยกจิ . 2546. ปฏิบตั ิอุปกรณอ์ ิเล็กทรอนิกส์ . กรุงเทพฯ :สานกั พิมพศ์ ูนย์ส่งเสริมวชิ าการ.มงคล ทองสงคราม. 2540. อเิ ล็กทรอนกิ สเ์ บ้อื งตน้ . กรุงเทพมหานคร : วี.เจ. พร้ินติง้ ,นภทั ร วัจนเทพนิ ทร์. 2542. ค่มู อื การทดลองอปุ กรณ์อิเล็กทรอนกิ ส์และวงจร. กรุงเทพฯ : สกายบกุ๊ ส์ .นภัทร วจั นเทพินทร์ . 2538. อุปกรณ์อเิ ลก็ ทรอนิกส์. กรงุ เทพฯ : สกายบุ๊กส์

10 รูปท่ี 10.13 การดขู อ้ มูล IH, IGTM ของควอแดรก Q2004LT ท่มี า: https://www.zpag.net/Electroniques/Datasheet/Q4008LT.pdf จากรปู ท่ี 10.12,10.13 คุณสมบตั ิของควอแดรก เบอร์ Q2004LT IGTM กระแสจุดชนวนเกตสูงสดุ 1.2A IH กระแส โฮลด้งิ 40mA IT กระแสสูงสุดทีไ่ หลผา่ นควอแดรก 4A VDRM แรงดันสูงสดุ ที่ทนได้ 200 V VBO แรงดนั จุดชนวนเกต 33-34V สว่ นของควอแดรกเบอร์เบอร์ อื่น ๆ กม็ รี ายละเอยี ดตามรูป

11 สรปุ 1. โครงสรา้ งของ ไดแอก ประกอบดว้ ยสารก่ึงตัวนามี 2 ขา คือ A1 หรือMT1 และ A2 หรือ MT2 2. สญั ลกั ษณ์ของ ไดแอก A1 A2 รปู ท่ี 10.14 สญั ลกั ษณ์ของไดแอก 3. การทางานของไดแอก เม่ือจ่ายแรงดันที่ตกคร่อมไดแอกมีค่ามากกว่าแรงดัน VBO จะทาให้กระแสสามารถไหลผ่าน ไดแอก แตถ่ ้าเราจ่ายแรงดันน้อยกวา่ VBO จะไมม่ กี ระแสไหลผ่านไดแอก 4. วธิ ีการตรวจสอบไดแอกดว้ ยมัลตมิ เิ ตอร์ โดยการตง้ั ย่านวัด Rx 10 เข็มมิเตอร์จะตอ้ งไมข่ น้ึ เลย ไม่วา่ เราจะสลับสายวัดก็ตาม แสดงว่า ได แอกอยูใ่ นสภาพดี 5. การใชง้ านไดแอก การนาไดแอกไปใชง้ านท่ีนิยมใชม้ ากทสี่ ุดคือการนาไปใช้ควบควบคุมการจุดชนวนเกตของไทร แอก โดยตอ่ ไดแอกอนกุ รมกับขาเกต (G) ของไทรแอกเพือ่ ป้องกันการชารุดเสียหายของไทรแอก 6. ลักษณะของควอแดรก ควอแดรกผลิตขนึ้ โดยการรวมไทรแอกและไดแอกเขา้ ด้วยกนั โดยการต่อ ไดแอกเข้ากับขา G ของไทร แอก

12 บรรณานุกรม วทิ ยาลัยเทคนคิ นครปฐม . 2542. ปฏบิ ตั ิอปุ กรณ์อเิ ลก็ ทรอนิกส์และวงจร โครงการจดั ทาตน้ แบบ การเรยี นการสอนวชิ าชพี ภาคปฏบิ ัติ. นครปฐม : กรมอาชวี ศกึ ษา กระทรวงศกึ ษาธิการ. อดลุ ย์ กัลยาแก้ว . 2554. อปุ กรณ์อเิ ลก็ ทรอนกิ สแ์ ละวงจร. กรงุ เทพฯ : สานักพิมพศ์ ูนยส์ ง่ เสริม อาชวี ะ. พนั ธศ์ ักด์ิ พฒุ ิมานติ พงศ.์ 2535. ทฤษฎเี ซมคิ อนดกั เตอร์. กรงุ เทพมหานคร: โรงพิมพเ์ จรญิ ธรรม. พนั ธ์ศกั ด์ิ พุฒมิ านติ พงศ์ และเกษมศรี ไชยกจิ . 2546. ปฏบิ ัติอปุ กรณอ์ ิเลก็ ทรอนกิ ส์ . กรุงเทพฯ : สานักพมิ พ์ศนู ย์สง่ เสริมวชิ าการ. มงคล ทองสงคราม. 2540. อิเล็กทรอนิกส์เบอื้ งตน้ . กรุงเทพมหานคร : ว.ี เจ. พร้นิ ต้งิ , นภัทร วจั นเทพนิ ทร.์ 2542. คู่มอื การทดลองอปุ กรณ์อเิ ล็กทรอนกิ ส์และวงจร. กรุงเทพฯ : สกายบกุ๊ ส์ . นภัทร วัจนเทพินทร์ . 2538. อุปกรณ์อิเลก็ ทรอนกิ ส์. กรงุ เทพฯ : สกายบกุ๊ ส์