ebook1

เอกสารประกอบการสอน วิชางานพื้นฐานวงจรอเิ ล็กทรอนกิ ส์ รหัสวิชา 3105-0003 โดย นายประหยัด แช่มจยุ้ สาขางานอเิ ลก็ ทรอนกิ ส์ วทิ ยาลยั เทคนคิ กาแพงเพชร สถาบันการอาชวี ศกึ ษาภาคเหนอื 4 สานักงานคณะกรรมการการอาชีวศกึ ษา

1 หน่วยที่ 1 สารกง่ึ ตัวนาและไดโอด สาระสาคัญ สารก่ึงตวั นาคอื วสั ดุทีม่ ีคณุ สมบัตใิ นการนาไฟฟา้ อยรู่ ะหวา่ งตวั นากบั ฉนวน เม่ือจะนาไปเป็น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ตอ้ งเตมิ สารเจือปนลงในสารกึ่งตัวนาบริสุทธ์ิ เพ่ือเพ่ิมคุณสมบัติให้นาไฟฟ้าได้ดีขึ้น จงึ ได้สารกง่ึ ตวั นาทเี่ จือปนแล้วมา 2 ชนิด คอื สารเอ็น (N-Type) และสารพี (P-Type) ไดโอด คือ อุปกรณอ์ ิเลก็ ทรอนิกส์ประเภทแอคทีฟ (Active Device) ผลิตจากสารกึ่งตัวนา โดยใช้สารกึ่งตัวนา 2 ชนิด คือ สาร P และสาร N มาต่อชนกัน รอยต่อท่ีชนกันจะมีสภาพเป็นฉนวน การปอ้ นกระแสไฟฟ้าให้สาร P และสาร N เรียกว่าไบแอส เมื่อให้ไบแอสตรง คือตอ่ ขัว้ ไฟฟา้ ให้ตรง กบั คณุ สมบตั ทิ างไฟฟา้ ของสารกึ่งตัวนาน้ัน ทาให้ฉนวนบางลงจนกระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ ในทางตรงกันข้าม เม่ือไบแอสกลับจะทาให้ฉนวนกว้างขึ้นตามแรงดันไบแอส จึงมีการนาไดโอดไปใช้งานทั้งด้านไบแอสตรง และไบแอสกลับ สาระการเรยี นรู้ 1. สารก่ึงตัวนา 2. โครงสร้างของไดโอด 3. การทางานของไดโอด 4. วงจรการทางานของไดโอด จุดประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. อธบิ ายความแตกตา่ งของสารกง่ึ ตัวนาชนิด P และ N ได้ถูกต้อง 2. เขียนโครงสรา้ ง และสัญลักษณ์ของไดโอดได้ถูกต้อง 3. อธบิ ายการทางานของไดโอดได้ถูกต้อง 4. ตรวจสอบไดโอดด้วยโอห์มมเิ ตอร์ไดถ้ ูกต้อง 5. ประกอบวงจรเรียงกระแสไดถ้ ูกต้อง

2 หนว่ ยที่ 1 สารกงึ่ ตัวนาและไดโอด 1.1 บทนา สสารประกอบด้วยโมเลกุล และโมเลกลุ ก็ประกอบดว้ ยอะตอมของธาตุต้ังแต่ 2 อะตอมข้ึนไป มารวมตัวกนั การรวมตัวกนั นน้ั อาจเป็นธาตชุ นิดเดียวกันหรือต่างชนิดกันก็ได้ โครงสร้างอะตอมประกอบด้วย อนุภาคมูลฐาน 3 อนุภาค คือ โปรตอน (Proton) นิวตรอน (Neutron) และอิเล็กตรอน (Electron) โดยมนี ิวเคลียส (Nucleus) เป็นแก่นกลางของอะตอม นิวเคลียสประกอบด้วยโปรตอนที่มีประจุเป็นบวก และนวิ ตรอนทม่ี ีประจเุ ปน็ กลางรวมกนั สว่ นอเิ ลก็ ตรอนเป็นอนุภาคท่มี ีประจุเป็นลบโคจรรอบ ๆ นิวเคลียส จานวนอิเลก็ ตรอนที่โคจรรอบนิวเคลียสมหี ลายตวั หรือหลายช้ันวง แต่จานวนอิเล็กตรอนชั้นวงนอกสุด (Valence Electrons) จะมีผลต่อประสิทธิภาพการนาไฟฟา้ สสารทอ่ี ิเลก็ ตรอนช้นั วงนอกสุดนอ้ ยกว่า 4 ตัว อเิ ลก็ ตรอนจะหลุดเป็นอิเลก็ ตรอนอิสระ (Free Electron) ได้ง่ายกว่าสสารท่ีมีอิเล็กตรอนวงนอกสุด มากกว่า 4 ตัว ดังนัน้ สสารทเี่ ปน็ ตัวนาไฟฟ้า (Conductor) จึงมีจานวนอิเลก็ ตรอนวงนอกสุดน้อยกว่าสสารที่เป็นฉนวนไฟฟ้า (Insulator) สารกงึ่ ตวั นา เช่น เจอรเ์ มเนยี ม ซิลคิ อน นามาเปน็ อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนิกส์แทนหลอดสุญญากาศ เมื่อจะนาไปใช้งาน ต้องทาให้สารก่ึงตัวนามีคุณสมบัตินากระแสไฟฟ้าได้ โดยเติมสารเจือปนลงไป (Dope) ทาให้ไดส้ ารกง่ึ ตัวนาที่นากระแสไฟฟา้ ได้ดีขนึ้ มา 2 ชนิด คือสารกึ่งตัวนาที่มีคุณลักษณะทางไฟฟ้าเป็นบวก เรียกวา่ สาร P และสารกงึ่ ตัวนาทม่ี คี ุณสมบตั ิทางไฟฟ้าเป็นลบเรียกว่าสาร N เม่ือนาสาร P และสาร N มาชนกัน ที่รอยตอ่ จะมสี ภาวะเปน็ ฉนวน และเม่ือตอ่ ข้ัวไฟฟ้าให้ตรงคุณสมบัติของเน้ือสาร จะเปล่ียนสภาวะฉนวนท่ีรอยต่อ ให้ลดความเป็นฉนวนลงจนนากระแสได้ ในทางตรงขา้ มเมื่อตอ่ ข้ัวไฟฟ้าให้ตรงขา้ มกับคณุ สมบัติของเนื้อสาร ท่ีรอยต่อจะเป็นฉนวนมากข้ึน จึงเรียกอุปกรณ์ที่ทาจากสารก่ึงตวั นา 2 ชนิดท่ีนามาชนตอ่ กนั นี้ว่าไดโอด ภาพที่ 1.1 อะตอม http://www.geocities.ws/phaitoon2501/lesson1/l12.html สบื คน้ เม่ือ 10 มกราคม 2557

3 1.2 สารกง่ึ ตวั นา สารกึ่งตัวนา (Semiconductor) หมายถึง สารที่มีค่าความต้านทานอยู่ระหว่าง ตัวนากับฉนวน โดยมีอเิ ล็กตรอนวงนอกสุด (Valence Electrons) จานวน 4 ตัว สารกึ่งตัวนาบริสุทธ์ิท่ีนิยมนาไปทา เปน็ อุปกรณอ์ ิเลก็ ทรอนกิ สก์ ค็ ือ เจอรเ์ มเนียม และซิลิคอน ภาพที่ 1.2 วงโคจรของอเิ ล็กตรอน เจอร์เมเนยี ม (Germanium : Ge) เป็นธาตุก่ึงโลหะทมี่ เี ลขอะตอม 32 มีอเิ ลก็ ตรอนวงนอกสุด จานวน 4 ตัว มีคุณสมบัติก้าก่ึงระหว่างโลหะ และอโลหะ แต่เมื่อนามาใช้งานมักจะมีปัญหาเก่ียวกับ การรว่ั ไหลของกระแส (Leakage Current) ซิลิคอน (Silicon : Si) เป็นธาตุกึ่งโลหะที่มีเลขอะตอม 14 มีอิเล็กตรอนช้ันวงนอกสุด จานวน 4 ตวั เปน็ ธาตุทม่ี ีอยู่มากมายในโลก ใช้เป็นส่วนประกอบหลักในการผลิตแก้ว ซีเมนต์ เซรามิก ธาตุซลิ คิ อนจงึ ถูกนามาใช้เป็นสารกึง่ ตัวนาอยา่ งแพรห่ ลาย อะตอมของธาตุเจอร์เมเนียม หรือธาตุซิลิคอนจะจับกันเป็นผลึกในรูปของพันธะโควาเลนซ์ (Covalence Bond) เพ่อื ใหอ้ ะตอมอยู่ในสภาพเสถียร ต้องใช้อิเล็กตรอนร่วมกันกับอะตอมข้างเคียง อกี 4 อะตอม จงึ จะมอี ิเล็กตรอนวงนอกสุดครบ 8 ตัว ภาพที่ 1.3 พนั ธะโควาเลนซ์ของเจอรเ์ มเนยี มและซลิ ิคอน

4 สารกึ่งตัวนาไม่บริสุทธ์ิ หมายถึง การเติมสารเจือปนลงในธาตุที่บริสุทธ์ิ เช่น เม่ือเติม สารเจือปนที่มีจานวนอิเล็กตรอนชั้นวงนอกสุด 3 ตัวลงไปจะได้สารก่ึงตัวนาชนิด P และเมื่อเติม สารเจือปนท่ีมีจานวนอิเล็กตรอนชั้นวงนอกสุด 5 ตัวลงไปจะได้สารกึ่งตัวนาชนิด N สารเจือปนที่มี อิเล็กตรอนชั้นวงนอกสุด 3 ตัว ได้แก่ โบรอน อินเดียม แกลเลียม และอะลูมิเนียม ส่วนสารเจือปนที่มี อิเล็กตรอนชัน้ วงนอกสดุ 5 ตวั ได้แก่ ฟอสฟอรัส อาเซนคิ เป็นต้น 1.2.1 สารกึ่งตัวนาชนิด P (P-Type Semiconductor) เกิดจากการเติมสารเจือปนที่มี จานวนอิเลก็ ตรอนวงนอกสุด 3 ตวั เช่น โบรอน อนิ เดียม แกลเลียม อย่างใดอย่างหน่ึงลงไปในธาตุซิลิคอน หรือธาตเุ จอร์เมเนียม ทาให้อิเล็กตรอนวงนอกสุดของแต่ละอะตอมแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนซึ่งกันและกัน หรอื ใชอ้ ิเลก็ ตรอนร่วมกันเพือ่ ใหค้ รบ 8 ตวั เมื่อรวมตวั กันทาให้อะตอมขาดอิเล็กตรอนไป 1 ตัว เพราะ สารเจอื ปนมีอิเลก็ ตรอนวงนอกสดุ 3 ตวั จงึ เทา่ กับมีอิเล็กตรอนเพียง 7 ตัว ทาให้เกิดช่องว่างขึ้น เรียกช่องว่าง หรือสว่ นที่ขาดอิเล็กตรอนว่า โฮล (Hole) ซ่ึงแปลว่าหลุม โฮลจะแสดงประจุบวกออกมา จึงเรียกโฮล วา่ เป็นพาหะข้างมาก (Majority Carrier) และเรยี กอิเล็กตรอนวา่ เปน็ พาหะข้างน้อย (Minority Carrier) ภาพที่ 1.4 การเกิดโฮลของสารก่งึ ตวั นาชนิด P 1.2.2 สารก่ึงตัวนาชนิด N (N-Type Semiconductor) เกิดจากการเติมสารเจือปนที่มีจานวน อิเล็กตรอนวงนอกสุด 5 ตวั เชน่ ฟอสฟอรัส อาเซนิค อย่างใดอย่างหน่งึ ลงไป จะทาให้อิเลก็ ตรอนวงนอกสุด ของแตล่ ะอะตอมแลกเปลี่ยนอิเล็กตรอนซึ่งกันและกัน หรือใช้อิเล็กตรอนร่วมกันเพ่ือให้ได้ครบ 8 ตัว ผลจากการรวมตัวกนั นี้ทาให้เหลอื อิเล็กตรอน 1 ตัว เพราะสารเจือปนมีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 5 ตัว จึงมีอิเล็กตรอนรวมเป็น 9 ตัว เรียกอิเล็กตรอนที่อยู่นอกวงโคจรจานวน 1 ตัวว่าอิเล็กตรอนอิสระ ซงึ่ จะแสดงประจลุ บออกมา จึงเรยี กอเิ ล็กตรอนวา่ เปน็ พาหะขา้ งมาก และเรียกโฮลวา่ เปน็ พาหะข้างน้อย

5 ภาพท่ี 1.5 การเกิดอิเลก็ ตรอนอสิ ระของสารก่ึงตัวนาชนิด N 1.3 รอยต่อ P-N เม่ือนาผลึกของสารกึ่งตวั นาชนดิ N และชนดิ P มาตอ่ กัน เรยี กวา่ รอยตอ่ P-N (P-N Junctions) บริเวณรอยต่อจะมีสภาพเปน็ ฉนวน โดยทีอ่ เิ ลก็ ตรอนอิสระในสารกงึ่ ตวั นาชนิด N จะเคล่อื นท่ีข้ามรอยต่อ เขา้ ไปรวมตวั กบั โฮลในสารกึ่งตัวนาชนิด P ทาให้บริเวณรอยต่อปลอดพาหะจึงเป็นฉนวนไฟฟ้า หรือ ดพี ลชี นั ริจิน (Depletion Region) สภาพความเป็นฉนวนไฟฟา้ จะลดลงไดเ้ ม่ือใหแ้ รงดนั ไฟฟ้าขั้วบวกทส่ี าร P และแรงดนั ไฟฟ้าขัว้ ลบทีส่ าร N แต่ในทางตรงข้ามเมอื่ ปอ้ นแรงดันไฟฟ้าขั้วบวกทีส่ าร N และข้ัวลบท่ีสาร P ฉนวนจะกว้างข้ึน เมื่อเพ่ิมแรงดันขึ้นเร่ือย ๆ จนถึงแรงดันพังทลาย (Breakdown Voltage) กระแส จะร่ัวผ่านรอยตอ่ ท่ีอย่ใู นสภาวะฉนวนได้ เม่ือกระแสรวั่ มีปรมิ าณมากทาให้รอยต่อร้อน และไดโอดชารดุ ภาพท่ี 1.6 โครงสร้างรอยต่อ P-N

6 1.4 ไดโอด ไดโอด (Diode) เปน็ อุปกรณส์ ารกงึ่ ตัวนา โดยนาสาร P และสาร N มาตอ่ ชนกัน เม่ือให้ไบแอสตรง (Forward Bias) กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไดโอดได้ และเมอ่ื ให้ไบแอสกลับ (Reverse Bias) กระแสไฟฟ้า ไหลผ่านไดโอดไม่ได้ ดังน้ันอัตราทนแรงดันของไดโอดจึงหมายถึง อัตราทนแรงดันไฟฟ้าเมื่อไบแอสกลับ (Reverse Bias) และปริมาณกระแสของไดโอด หมายถึง ปริมาณกระแสท่ีไหลผ่านรอยต่ออย่างต่อเนื่อง เม่ือให้ไบแอสตรง ภาพท่ี 1.7 ไดโอด สบื คน้ เมอ่ื 10 มกราคม 2557 ไดโอดมีหลายชนิดข้นึ อยู่กับการผลติ มาใช้งาน มีท้งั ใช้งานดา้ นไบแอสตรงและไบแอสกลับ เชน่ 1. ไดโอดเรยี งกระแส (Rectifier Diode) ใชเ้ รียงกระแสสลบั ให้เปน็ กระแสตรง 2. ไดโอดเปล่งแสง (Light Emitting Diode : LED) ให้แสงสวา่ งไดเ้ มื่อได้รับไบแอสตรง 3. ชอตต์กีไดโอด (Schottky Diode) เป็นไดโอดท่ีมีความเร็วในการเป็นสวิตช์สูงมาก และมีแรงดนั ตกคร่อมด้านไบแอสตรง ตา่ กว่าไดโอดทว่ั ไป 4. ไดโอดที่มีช่วงกลบั คนื ตัวเร็ว (Fast Recovery Diode) ใชก้ บั วงจรจ่ายไฟแบบสวิตชิง 5. ซีเนอร์ไดโอด (Zener Diode) เป็นไดโอดใช้งานด้านไบแอสกลับ ใช้แรงดันตกคร่อม ด้านไบแอสกลับ ตามค่าแรงดันเฉพาะตัวของไดโอดเบอร์นั้น ใช้ในงานควบคุมแรงดัน เชน่ วงจรควบคมุ แรงดัน (Regulator Circuit) 6. วาแรกเตอร์ หรือวาริแคปไดโอด (Varactor or Varicap Diode) ใช้คุณสมบัติท่ีเป็น ตวั เก็บประจุเมื่อใหไ้ บแอสกลบั ใชก้ ับวงจรเลือกความถใ่ี นวิทยโุ ทรทัศน์ 7. โฟโตไดโอด (Photo Diode) เปน็ ไดโอดทใ่ี ช้พลงั งานแสงทาให้มีกระแสรัว่ ด้านไบแอสกลับ ปริมาณกระแสเพ่ิมข้ึนตามความเขม้ ของแสง ใชเ้ ปน็ ตวั รบั สัญญาณควบคมุ ด้วยแสง

7 1.5 โครงสรา้ งและสญั ลกั ษณข์ องไดโอด ไดโอดเกิดจากการนาสารก่ึงตัวนาชนิด N และ P มาต่อกัน ซ่ึงจุดท่ีสารก่ึงตัวนาสัมผัสกัน เรียกว่า รอยต่อ (Junction) อิเล็กตรอนอิสระท่ีมีอยู่มากในสารตัวนาชนิด N เคลื่อนท่ีข้ามไปรวมกับโฮล ในสาร P จากปรากฏการณ์น้ีจึงทาให้พื้นท่ีรอยต่อเรียกว่า ดีพลีชันริจิน (Depletion Region) ซึ่งเมื่อ เกิดช้ันของรอยต่อที่เป็นฉนวนแล้ว ก็จะทาให้ไม่มีการรวมตัวระหว่างอิเล็กตรอนอิสระ และโฮล ข้ามรอยต่ออีก เน่ืองจากประจุไฟฟ้าลบที่รวมตัวในดีพลีชันริจินจะผลักอิเล็กตรอนอิสระจากสาร N ไม่ให้เข้ามารวม จากปฏกิ ิรยิ าน้ีจะเปน็ การป้องกนั ไม่ให้ Depletion Region ขยายกว้างออกไปอกี ขาทต่ี ่อกับสารกึ่งตัวนาชนิด P คือขาแอโนดใช้ตัวย่อ A และขาที่ต่อกับสารก่ึงตัวนาชนิด N คือ ขาแคโทด ใช้ตัวย่อ K สัญลักษณ์ของไดโอดจะมีหัวลูกศรซ่ึงแสดงทิศทางการไหลของกระแส โฮล จากขาแอโนดไปสูข่ าแคโทด ตามทศิ ทางของลกู ศร (ก) โครงสร้าง (ข) สัญลักษณ์ ภาพที่ 1.8 โครงสรา้ งและสญั ลกั ษณ์ของไดโอด 1.6 การจดั แรงดนั ไบแอสใหไ้ ดโอด การจัดแรงดนั ไบแอสให้ไดโอด คือการจ่ายไฟฟ้าให้กับรอยต่อ P-N เพ่ือกระตุ้นให้สารก่ึงตัวนา เปล่ียนแปลงสภาพภายใน การไบแอสมี 2 ลักษณะคือ ไบแอสตรง (Forward Bias) และไบแอสกลับ (Reverse Bias) 1.6.1 ไบแอสตรง หมายถึง การต่อขั้วบวกจากแหล่งจ่ายไฟฟ้าให้สารก่ึงตัวนาชนิด P หรือข้วั แอโนด และต่อขว้ั ลบของแหล่งจ่ายไฟฟ้า ให้สารก่ึงตัวนาชนิด N หรือขั้วแคโทด เมื่อให้ไบแอสตรง สภาวะดีพลชี ันริจินจะลดลง ทาให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านรอยต่อได้ เม่ือมีกระแสไหลผ่านบริเวณรอยต่อ จะมีแรงดันตกคร่อม สาหรับสารกึ่งตัวนาทามาจากซิลิคอนจะมีแรงดันตกคร่อม 0.6 - 0.7 โวลต์ และสารกึ่งตัวนาทที่ าจากเจอรเ์ มเนยี มจะมีแรงดันตกคร่อม 0.2 - 0.3 โวลต์ ซึ่งต่างจากตัวต้านทาน ท่ปี ริมาณแรงดนั ตกครอ่ มแปรตามปรมิ าณกระแส แต่แรงดันตกคร่อมไดโอดเมื่อได้รับไบแอสตรงมีค่า ไมถ่ งึ 1 โวลต์

8 ภาพท่ี 1.9 การไบแอสตรงให้กบั รอยต่อ P-N การไหลของกระแสไฟฟ้าผ่านรอยต่อ P-N เรียกได้ 2 อย่าง คือกระแสอิเล็กตรอน (Electron Current) และกระแสนิยม (Conventional Current) กระแสอิเลก็ ตรอน เป็นการเคล่ือนที่ของอิเล็กตรอน จากขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟฟ้า VB ผ่านสารกึ่งตัวนาชนิด N และผลักอิเล็กตรอนอิสระซ่ึงเป็นพาหะข้างมาก ให้เคล่ือนที่ข้ามรอยต่อ ผ่านสารกง่ึ ตัวนาชนดิ P ไปยังขั้วบวกของแหลง่ จา่ ยไฟ ทาให้ไดเ้ ป็นกระแสอิเล็กตรอน ภาพท่ี 1.10 ทิศทางการไหลของกระแสอิเลก็ ตรอน กระแสนยิ ม เป็นการเคล่ือนท่ีของโฮล จากข้ัวบวกของแหล่งจ่ายไฟ ผ่านสารกึ่งตัวนาชนิด P และผลักโฮลซ่ึงเป็นพาหะข้างมากในสารกึ่งตัวนาชนิด P ให้เคลื่อนที่ข้ามรอยต่อผ่านสารกึ่งตัวนาชนิด N เกิดเป็นกระแสโฮล พิจารณาจากทิศทางการเคลื่อนที่จะเคลื่อนจากขั้วบวกไปยังขั้วลบ เมื่อกล่าวถึง ทิศทางการเคลอ่ื นทข่ี องกระแสไฟฟ้า จะกล่าวถึงการเคลื่อนท่ีจากขั้วบวกซึ่งมีศักย์สูงกว่าไปยังขั้วลบ ซ่งึ มีศกั ย์ต่ากวา่ มากกวา่ การกล่าวถึงกระแสอิเลก็ ตรอน จงึ เรียกว่า กระแสนยิ ม ภาพที่ 1.11 ทศิ ทางการไหลของกระแสนยิ ม

9 1.6.2 ไบแอสกลบั หมายถึง การต่อข้ัวลบของแหล่งจ่ายไฟฟ้ากับสารกึ่งตัวนาชนิด P หรือแอโนด และต่อข้ัวบวกของแหล่งจ่ายไฟฟ้ากับสารกึ่งตัวนาชนิด N หรือแคโทด เม่ือรอยต่อ P-N ได้รับไบแอสกลับบรเิ วณดพี ลีชันริจินจะกว้างขนึ้ ภาพที่ 1.12 การจา่ ยไบแอสกลับให้กับรอยตอ่ P-N เม่ือรอยต่อ P-N ได้รับไบแอสกลับ อิเล็กตรอนอิสระในสาร N จะถูกขั้วบวกของ แหล่งจ่ายไฟดึงไป และอิเล็กตรอนจากแหล่งจ่ายไฟจะไหลเข้าไปรวมตัวกับโฮลที่สาร P ทาให้บริเวณ ปลอดพาหะกว้างขน้ึ จงึ ไม่มกี ระแสไหลขา้ มรอยต่อ P-N เมื่อได้รับไบแอสกลบั ภาพท่ี 1.13 รอยตอ่ P-N เม่ือไดร้ ับไบแอสกลับ กระแสร่ัวไหลเม่ือไบแอสกลับ (Leakage Current) ปริมาณกระแสรั่วไหลขึ้นอยู่กับ ชนิดของสารก่ึงตัวนา เช่น ซิลิคอนมีค่ากระแสร่ัวไหลน้อย ส่วนเจอร์เมเนียมมีค่ากระแสรั่วไหลมาก และค่ากระแสร่ัวไหลนี้ยังขึ้นอยู่กบั ค่าแรงดันไบแอสกลับที่จ่ายให้ไดโอด เม่ือแรงดันไบแอสกลับมีค่ามาก กระแสจะร่วั ไหลมาก ถ้าจา่ ยแรงดันไบแอสกลบั มีคา่ นอ้ ยกระแสจงึ รัว่ ไหลนอ้ ย

10 1.7 คณุ ลักษณะทางไฟฟ้าของไดโอด คุณลักษณะทางไฟฟ้าขึ้นอยู่กับการจ่ายแรงดันไบแอสให้ตัวไดโอด แบ่งเป็น 2 สภาวะคือ ไบแอสตรง และไบแอสกลับ เม่ือได้รับไบแอสตรงจะมีกระแสไหลผ่านไดโอดได้ (Forward Current) แตป่ ริมาณแรงดันตอ้ งสูงกวา่ คา่ แรงดันเรมิ่ ต้น คือ ไดโอดชนิดเจอร์เมเนียมจะมีแรงดัน 0.3 โวลต์ และ ไดโอดชนดิ ซิลิคอนจะมีแรงดัน 0.7 โวลต์ เรียกว่าค่าแรงดันคัตอิน (Cut In Voltage) ในทางตรงกันข้าม เมอ่ื จา่ ยแรงดนั ไบแอสกลบั ให้ไดโอด จะไม่มีกระแสไหลผ่านไดโอด แตอ่ าจจะมีกระแสร่ัวเพียงเล็กน้อย ในหนว่ ยไมโครแอมป์ เมื่อเพ่ิมแรงดันไบแอสกลับให้สูงจนถึงค่าแรงดันพังทลาย (Breakdown-Voltage) จะทาให้มีกระแสร่ัวไหลผ่านไดโอดได้ การนากระแสในสภาวะนี้รอยต่อ P-N จะชารุดเสียหาย และมี กระแสไหลผ่านรอยตอ่ P-N จานวนมาก ภาพที่ 1.14 กราฟคุณลกั ษณะทางไฟฟ้าของไดโอด http://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_3.html สืบคน้ เม่อื 10 กุมภาพันธ์ 2557

11 1.8 การทดสอบไดโอดดว้ ยมัลตมิ ิเตอร์ วัดทดสอบโดยใช้มัลติมิเตอร์ชนิดเข็ม ก่อนทาการวัดต้องทราบโครงสร้างของมัลติมิเตอร์ เม่อื ใช้วดั ค่าความต้านทาน เช่น มัลติมิเตอร์ซันวา (Sanwa) เม่ือตั้งย่านวัดโอห์มจะใช้แหล่งจ่ายไฟฟ้า จากแบตเตอรี่ภายใน ข้ัวบวกของแบตเตอร่ีภายในผ่านออกทางสายขั้วลบของมัลติมิเตอร์ และข้ัวลบ ของแบตเตอร่ีภายในผ่านออกทางสายข้วั บวกของมัลติมิเตอร์ เมื่อวัดไดโอดด้านไบแอสตรงให้ต้ังย่าน วัด R x 1 หรอื R x 10 ใช้สายดาต่อที่ขาแอโนด และสายสีแดงต่อที่ขาแคโทด เม่ือวัดซิลิคอนไดโอด เขม็ มิเตอร์จะชท้ี ่ีคา่ ความตา้ นทานตา่ ประมาณ 70 Ω ส่วนในการวัดด้านไบแอสกลับให้ตั้งมัลติมิเตอร์ ท่ีย่านวัด R x 10 k เพ่ือวัดค่ากระแสรั่วไหล โดยสายของมัลติมิเตอร์ต่อกับขาไดโอดสลับขั้วจากการ วดั คร้ังแรก จะเห็นว่าเขม็ ของมลั ติมิเตอรจ์ ะไม่ขนึ้ คือชีท้ ่คี า่ ความต้านทานสูงมาก (Infinity) ภาพที่ 1.15 การวัดและทดสอบไดโอดดว้ ยมัลตมิ เิ ตอร์แบบเขม็ แสดงความหมายจากการวดั ไดโอดท่ชี ารดุ ดว้ ยมลั ติมิเตอร์แบบเข็ม มคี วามหมายดงั นี้ 1. ไดโอดขาด หมายถึง รอยตอ่ P-N ขาดจากกัน ทาให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไดโอดไม่ได้ จะวดั คา่ ความตา้ นทานไดส้ งู ทง้ั ในกรณไี บแอสตรงและไบแอสกลับ 2. ไดโอดลัดวงจร หมายถึง รอยต่อระหว่างสารก่ึงตัวนา P-N เกิดการพังทลายเข้าหากัน ไดโอดจะนากระแสไดท้ ัง้ แบบไบแอสตรงและไบแอสกลับ จะวดั ค่าความต้านทานได้ต่าท้ังในกรณีไบแอสตรง และไบแอสกลับ 3. ไดโอดร่ัว หมายถึง มีกระแสผ่านไดโอดด้านไบแอสกลับ เม่ือวัดไดโอดด้านไบแอสกลับ ให้ตั้งย่านวดั โอห์มมิเตอร์สูงสุด เช่น R x 10 k ในกรณีที่เป็นซิลิคอนไดโอดสภาพดี เข็มของโอห์มมิเตอร์ จะไมข่ ้ึน หากเห็นวา่ เข็มมเิ ตอร์กระดกิ เล็กน้อยแสดงว่าซลิ คิ อนไดโอดรัว่

12 1.9 คู่มอื การใช้งานไดโอด การนาไดโอดมาใชง้ าน จะต้องทราบข้อมูลรายละเอียดของไดโอดแต่ละเบอร์จากคู่มือการใช้งาน (Data Sheet) ในค่มู อื จะบอกชนิดของสารกึ่งตัวนาท่ีใช้ ประเภทของสารก่ึงตัวนาที่ผลิต คุณสมบัติเฉพาะ ของไดโอดแต่ละเบอร์ ค่าสูงสุด เช่น แรงดันไบแอสกลับ กระแสที่ไหลผ่านเม่ือไบแอสตรง อุณหภูมิ ในการใช้งาน และคุณสมบัติทางไฟฟ้าตามตัวอย่าง คู่มือไดโอดเบอร์ 1N4001 - 1N4007 และคู่มือไดโอด เบอร์ 1N5400 - 1N5408 ภาพที่ 1.16 คูม่ อื ไดโอดเบอร์ 1N4001 - 1N4007 ทม่ี า http://www.diodes.com สืบคน้ เม่ือ 17 กุมภาพนั ธ์ 2557

13 ภาพท่ี 1.17 คูม่ ือไดโอดเบอร์ 1N5400 - 1N5408 ทม่ี า http://www.diodes.com สืบคน้ เมอ่ื 17 กมุ ภาพันธ์ 2557

14 จากคู่มือไดโอดเบอร์ 1N4001 – 1N4007 เป็นซิลิคอนไดโอดที่ทนกระแสไบแอสตรงได้ 1 A และไดโอดเบอร์ 1N5401 – 1N5407 เป็นซิลิคอนไดโอดท่ีทนกระแสไบแอสตรงได้ 3 A ส่วนอัตราทน แรงดันไบแอสกลับมีตั้งแต่ 50 V ถึง 1,000 V ตามลาดับ คู่มือได้บอกข้อมูลคุณสมบัติเฉพาะ เช่น เป็นไดโอดที่มีกระแสรั่วต่า เม่ือให้กระแสไบแอสตรงจะมีแรงดันตกคร่อมต่า ทนต่ออุณหภูมิในการ บดั กรไี ดส้ งู ค่าพิกดั ท่ีสาคญั อ่ืน ๆ มรี ายละเอยี ด ดงั นี้ VRRM คือ ค่าแรงดันไบแอสกลับสูงสุดที่เกิดทุกไซเคิลของไฟฟ้ากระแสสลับ (Maximum Peak Repetitive Reverse Voltage) หรือค่า PIV ทไี่ ดโอดทางานได้โดยไม่ชารุด เช่น ไดโอดเบอร์ 1N4001 คือ 50 V และ 1N4007 คือ 1 kV สว่ นเบอร์ 1N5400 คือ 50 V และ 1N5408 คือ 1 kV VR คอื ค่าแรงดนั ไบแอสกลับสูงสุดทไี่ ดโอดทนไดโ้ ดยไม่ไดร้ บั ความเสียหาย VR(RMS) คือ ค่าแรงดันไบแอสกลับสูงสุดแบบ RMS ทไี่ ดโอดไดร้ บั และทางานได้ ซง่ึ ต่ากวา่ คา่ แรงดนั ย้อนกลับสงู สุด ประมาณ 30% IO คอื ค่ากระแสเฉลี่ยกระแสสูงสดุ ทไี่ หลผา่ นไดโอดเมื่อได้รับไบแอสตรง IFSM คอื ค่ากระแสชวั่ ขณะสงู สดุ ไมเ่ กิน 8.3 มิลลิวินาที ทางด้านไบแอสตรง ซ่ึงไดโอดทนได้ โดยไม่ไดร้ บั ความเสียหาย 1.10 วงจรเรยี งกระแส วงจรเรียงกระแส (Rectifier) เป็นวงจรแปลงไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง (DC) โดยทัว่ ไปมอี ยู่ 2 แบบ คือ วงจรเรียงกระแสแบบคร่ึงคล่ืน (Half Wave Rectifier Circuit) และ วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น (Full Wave Rectifier Circuit) ค่าแรงดันเมื่อเปล่ียนไฟฟ้ากระแสสลับ ให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรงเป็นค่าแรงดันเฉล่ีย (Average value : VAV) ได้จากการนารูปคล่ืนไซน์มา เฉลยี่ เพ่อื หาค่าแรงดนั ไฟฟา้ สูงสดุ (Maximum Voltage : VM) 1.10.1 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคล่ืน (Half Wave Rectifier Circuit) ใช้ไดโอดตัวเดียว ทาหน้าท่ีก้ันแรงดันไฟสลับโดยยอมให้พัลส์ (Pulse) ในช่วงไบแอสตรงผ่านไดโอดไปได้ และตัดพัลส์ ในช่วงทเ่ี ปน็ ไบแอสกลบั ทาให้ได้แรงดนั เอาต์พตุ เปน็ ชว่ ง ๆ จะเป็นพัลส์ช่วงบวกหรือช่วงลบ ข้ึนอยู่กับ การจัดวงจรไดโอด พลงั งานจงึ หายไปครึง่ หนง่ึ และไฟฟ้ากระแสตรงที่ได้จากวงจรน้ียังนาไปใช้งานใน วงจรอิเลก็ ทรอนกิ ส์ไมไ่ ด้ เพราะเปน็ ไฟตรงที่มีพลงั งานเป็นช่วง ๆ จึงต้องมีวงจรกรอง (Filter Circuit) โดยใช้ตัวเก็บประจุ เก็บประจุไว้ในช่วงที่มีกระแสผ่านได้ และคายประจุในช่วงที่ไม่มีกระแสไหลผ่าน ทาให้ได้ไฟตรงท่เี รยี บขนึ้ วงจรเรียงกระแสแบบนี้จา่ ยกระแสไฟได้น้อยจึงเหมาะที่จะนาไปใช้กับวงจร ทต่ี อ้ งการแรงดนั สูง กระแสต่า

15 ภาพที่ 1.18 วงจรเรยี งกระแสแบบคร่งึ คล่นื การทางานของวงจร เม่ือจ่ายแรงเคล่ือนไฟฟ้ากระแสสลับ เข้าทางขดปฐมภูมิ (Primary) คอื ขา 1 และขา 2 หม้อแปลงจะเหน่ียวนากระแสมายังขดทุติยภูมิ (Secondary) คือขา 3 และขา 4 เฟสของสัญญาณเข้า กับเฟสของสญั ญาณออก จะต่างกันอยู่ 180 องศา เมื่อขา 1 ได้รับเฟสลบขา 2 เป็น เฟสบวก ทาให้ขา 3 เป็นเฟสบวก ขาแอโนด (A) ของไดโอดได้รับแรงดันซีกบวก ขาแคโทด (K) ก็จะ ไดร้ ับแรงดันซกี ลบ เป็นผลให้ไดโอดไดร้ บั ไบแอสตรง ไดโอดนากระแส มีกระแสไหลผ่านโหลด (Load) ครบวงจรที่ขา 4 มีแรงดันซกี บวกตกคร่อมท่ีโหลด (RL) วงจรเรยี งกระแสแบบครึ่งคล่ืนยังจัดวงจรเป็น คร่ึงคล่ืนลบได้ ด้วยการกลับขั้วไดโอด และกลับข้ัวตัวเก็บประจุ ซึ่งวงจรครึ่งคลื่นลบก็จะได้เอาต์พุต เป็นแรงดันไฟลบ การใช้วงจรเรียงกระแสแบบนี้ จะได้ไฟกระแสตรงออกมาในลกั ษณะพัลส์คร่ึงคล่ืนเท่าน้ัน เม่ือเปรียบเทียบแรงดันอินพุตกับแรงดันเอาต์พุตที่ได้จะเห็นว่ามีประสิทธิภาพต่า คือประมาณร้อยละ 40 จะไดก้ ระแสออกมาท่ีเอาต์พุตเพียงช่วงบวก หรือลบของไฟสลับเท่าน้ัน แรงดันไฟตรงเฉล่ียคานวณหาได้ จากสมการ สมการแสดงค่าแรงดัน ค่าแรงดันเฉลี่ยคานวณได้จากสมการ Vout = 0.318Vin เม่อื Vout คือ คา่ แรงดันไฟตรงเฉล่ยี ทต่ี กคร่อม RL Vin คือ คา่ แรงดนั สงู สดุ ของรปู คลนื่ ที่ ขดทุติยภูมิของหมอ้ แปลง

16 แต่แรงดันไฟตรงท่ีได้ยังไม่เรียบ จะมีลักษณะเป็นพัลส์ (Pulse D.C.) การนาไปใช้งานจะต้อง ทาไฟกระแสตรงให้เรียบ (Filter) โดยใช้ตัวเก็บประจุทาให้แรงดันที่ได้เรียบข้ึน ตัวเก็บประจุฟิลเตอร์ จะเก็บประจุในช่วงที่พัลส์ DC มีค่าแรงดันเพ่ิมสูงขึ้น และจะคายประจุในช่วงท่ีพัลส์ท่ีมีค่าแรงดันลดลง หรือไม่มีพัลส์ จะเป็นไปในลักษณะเช่นนี้ต่อไป หากตัวเก็บประจุมีค่ามากแรงดันไฟตรงท่ีได้ก็จะเรียบข้ึน แต่หากตวั เก็บประจมุ คี ่ามากเกินไป เมอื่ เริ่มจา่ ยไฟ ในขณะทีต่ วั เกบ็ ประจไุ ม่มปี ระจุ จะมกี ระแสจานวนมาก ไหลกระโชกเขา้ ตวั เก็บประจุ อาจทาให้ไดโอดชารดุ ได้ ภาพที่ 1.19 แสดงรปู คลน่ื แบบครงึ่ คลืน่ เม่ือใช้ตัวเก็บประจกุ รองแรงดัน 1.10.2 วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น (Full Wave Rectifier Circuit) วงจรจะให้ ไฟฟ้ากระแสสลับผ่านได้ทง้ั ช่วงบวก และช่วงลบ โดยใช้ไดโอด 2 ตัว ร่วมกับหม้อแปลงแบบที่มีขากลาง (Center Tap : CT) หม้อแปลงทาหนา้ ที่จัดเฟสให้ตา่ งกนั 180 องศา ขากลางของหม้อแปลง คือขาท่ี เป็นจดุ กึง่ กลางของการพันขดลวด (CT) ตามภาพท่ี 1.20 เม่ือวัดแรงดันท่ีปลายขดลวดระหว่างขา 3 กับขา 4 จะไดแ้ รงดัน 18 V ภาพท่ี 1.20 วงจรเรยี งกระแสเตม็ คลนื่ แบบใช้หม้อแปลงมีขากลาง (CT) การทางานของวงจร เมื่อขา 3 ของหม้อแปลงมีแรงดันเป็นบวก ขา 4 ของหม้อแปลงมีแรงดัน เป็นลบ ขากลาง (CT) เป็นลบเม่ือเทียบกับขา 3 ไดโอด D1 ได้รับไบแอสตรง กระแสไหลผ่านได้ ทาให้ เกดิ แรงดนั ตกครอ่ มท่ีโหลด RL เป็นคล่ืนรูปไซน์ครึ่งคลื่น ในช่วงเวลาต่อมาขา 3 ของหม้อแปลงมีแรงดัน เปน็ ลบ ขา 4 ของหม้อแปลงมีแรงดันเป็นบวก ขากลาง (CT) เป็นลบเม่ือเทียบกับขา 4 ไดโอด D2 ก็จะ

17 ได้รับไบแอสตรงกระแสไหลผ่านได้ แสดงว่าคลื่นไซน์เวฟถูกใช้เต็มท้ังสองลูกคล่ืน เรียกว่า ฟูลเวฟ แรงดันไฟตรงเฉลี่ยคานวณได้จากสูตร VDC = 1.414 VAC เม่ือเรียงกระแสแล้วนาไปผ่านวงจรกรองโดยใช้ ตวั เกบ็ ประจุ ในช่วงทีไ่ ดโอดนากระแสตัวเก็บประจุจะเก็บประจุไว้แรงดันจะสูงขึ้น และคายประจุในช่วงท่ี ไดโอดไม่นากระแสช่วงคายประจุนี้แรงดันจะลดลงตามลาดับ แรงดันไฟตรงที่ได้เม่ือผ่านการกรองแรงดัน แลว้ จะมีคา่ เพิ่มขน้ึ จากเดมิ วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคล่ืนนั้น ไดโอดท้ัง 2 ตัวจะสลับกันทางานตัวละครึ่งไซเคิลทาให้ ได้กระแสออกมาครบทง้ั ซีกบวก และซกี ลบ ภาพท่ี 1.21 แสดงรูปคล่นื แบบเต็มคลืน่ เม่ือใช้ตวั เก็บประจุกรองแรงดัน 1.10.3 วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์ (Full Wave Bridge Rectifier Circuit) วงจรแบบบริดจ์นี้จะใช้ไดโอด 4 ตัว และหม้อแปลงไฟฟ้าไม่ต้องมีขากลาง แต่กระแสต้องผ่านไดโอด ท่ีตอ่ อนกุ รมกันถึง 2 ตัว ทาให้มแี รงดนั ตกคร่อมไดโอดเพมิ่ ขนึ้ ภาพท่ี 1.22 วงจรเรยี งกระแสเต็มคล่นื แบบบรดิ จ์ การทางานของวงจรบริดจ์ ไดโอดจะนากระแสคร้งั ละ 2 ตวั โดยเมือ่ ขา 3 ของหม้อแปลง เปน็ ลบ ขา 4 ของหมอ้ แปลงเปน็ บวก D1 และ D4 ไดร้ ับไบแอสตรง นากระแสไปท่ีโหลดได้ เม่ือขา 3 ของหม้อแปลงเป็นบวก ขา 4 ของหม้อแปลงเป็นลบ D2 และ D3 ได้รับไบแอสตรงนากระแสได้ วงจรบริดจ์จึงนากระแสไปใช้งาน ครบท้ังสองไซเคิล วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นทั้งแบบมีขากลาง (CT) และแบบบริดจ์จะให้แรงดันเอาต์พุต ครบทั้งซีกบวก และซีกลบ ค่าเฉล่ียของแรงดันเอาต์พุตจึงมีค่าเป็น 2 เท่าของแรงดันไฟตรงที่ได้จาก วงจรเรยี งกระแสแบบคร่ึงคล่นื เหมาะทจี่ ะนาไปจา่ ยไฟใหก้ บั วงจรอิเล็กทรอนิกส์

18 1.10.4. วงจรเรียงกระแสแบบทวีคูณแรงดัน (Voltage Multiplier) คือ วงจรแปลงไฟฟ้า กระแสสลับให้เป็นไฟฟ้ากระแสตรง แล้วเพ่ิมแรงดันขึ้นเป็นทวีคูณ วงจรประเภทนี้จ่ายกระแสต่าแต่ให้ แรงดนั สงู วงจรทวคี ูณแรงดันกม็ ีทงั้ แบบครงึ่ คลืน่ และเตม็ คลน่ื ภาพท่ี 1.23 วงจรเรียงกระแสทวคี ณู แรงดันแบบคร่งึ คลน่ื การทางานของวงจรตามภาพที่ 1.23 เม่ือไฟกระแสสลับเข้ามา ขา 1 เป็นลบ ขา 2 เป็นบวก ไดโอด D1 นากระแส ตัวเก็บประจุ C1 เกบ็ ประจุ และเม่ือ ขา 1 เป็นบวก ขา 2 เป็นลบ แรงดันท่ีเข้ามา จะอนุกรมกับตัวเก็บประจุ C1 ไดโอด D2 นากระแส แรงดันที่ตัวเก็บประจุจะต่ออนุกรมกับแรงดัน ทไี่ ด้จากหม้อแปลง เปน็ แรงดันเสรมิ กัน ไปเกบ็ ท่ตี วั เกบ็ ประจุ C2 จะได้แรงดนั ไฟฟ้ากระแสตรงเปน็ 2 เท่า ภาพท่ี 1.24 วงจรเรียงกระแสทวคี ูณแรงดันแบบเต็มคล่นื การทางานของวงจรตามภาพท่ี 1.24 เมื่อไฟกระแสสลับเข้ามา ขา 1 เป็นบวก ขา 2 เป็นลบ ไดโอด D1 นากระแส ตัวเก็บประจุ C1 เก็บประจุ และเมื่อขา 1 เป็นลบขา 2 เป็นบวก ไดโอด D2 นากระแส ตัวเก็บประจุ C2 เก็บประจุ จากวงจรตัวเก็บประจุ C1 และ C2 ต่ออนุกรมกันก็จะได้ แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเป็น 2 เทา่ สว่ น R1 เปน็ ตัวต้านทานค่าต่า ๆ ประมาณ 3 - 10 โอห์ม ต่อไว้เพื่อ ป้องกนั กระแสสงู สุดชว่ั ขณะ หรือกระแสไฟกระชากไหลผา่ นไดโอดเข้าตัวเก็บประจุเพื่อป้องกันไดโอดชารุด เน่อื งจากกระแสเกนิ

19 1.11 วงจรกรองกระแส วงจรกรองกระแส (Filter Circuit) เป็นวงจรกรองไฟกระแสตรงที่ผา่ นไดโอดมาแล้ว แต่ยังมี ลกั ษณะเป็นพัลส์ ให้เป็นไฟกระแสตรงที่เรียบสม่าเสมอ โดยใช้ตัวเก็บประจุ เก็บกระแสไฟในช่วงแรงดันสูงของพัลส์ กระแสจะไหลเข้า (Charge) ในตวั เก็บประจุ เมอ่ื ผา่ นชว่ งสูงสดุ ของพัลสไ์ ปแลว้ แรงดันเริ่มตก ตวั เก็บประจุ จะคายประจุออกทาให้กระแสไฟสม่าเสมอ เรียกวา่ กรองกระแส เมอ่ื มีการจ่ายกระแสเพิ่มข้ึน การคายประจุ อาจจะไม่เพียงพอต้องเพิ่มค่าความจุขึ้นอีก เพ่ือไม่ให้แรงดันมีการกระเพ่ือม (Ripple) วงจรกรองกระแส ทม่ี ีการป้องกันสัญญาณรบกวนจากไฟกระแสสลับ อาจจะต้องใส่ขดลวด เรียกว่า โช้กคอยล์ (Choke Coil) ตามวงจรในภาพที่ 1.25 กาหนดไว้ 10 เฮนรี่ ส่วนตัวเก็บประจุ C1 ทาหน้าที่เก็บ และคายประจุรักษาแรงดัน ในการสลับขั้วของไฟกระแสสลับให้คงที่ ส่วน C2 ทาหน้าที่รักษาระดับแรงดันให้คงที่อันเน่ืองมาจาก โหลดดึงกระแสไมส่ มา่ เสมอ ภาพที่ 1.25 วงจรกรองกระแส แรงดันกระเพ่ือม (Ripple Voltage) อาจเกิดขึ้นได้เนื่องจากใช้ตัวเก็บประจุมีค่าน้อย เช่น ในวงจรเรียงกระแสแบบคร่ึงคล่ืนท่ีใช้ตัวเก็บประจุมีค่าน้อย ช่วงแรงดันสูงการเก็บประจุไม่พอเพียง ทาให้ในชว่ งการคายประจุแรงดนั จึงลดตา่ ลงเร็ว จงึ เกิดค่าแรงดันกระเพ่ือมมาก แต่ถ้าใช้ตัวเก็บประจุ ในวงจรกรองกระแสมคี ่าสงู ขนึ้ ค่าแรงดันกระเพ่ือมจะมีค่าต่าลง ดังนั้นวงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น จึงมคี ่าแรงดนั กระเพื่อมต่า และใชต้ วั เก็บประจทุ ม่ี คี า่ นอ้ ยกวา่ วงจรเรียงกระแสแบบครึง่ คล่นื แรงดันกระเพ่ือมเนื่องจากตัวเก็บประจุมีค่าน้อย แรงดันกระเพ่ือมเนื่องจากตัวเก็บประจุท่ีมีค่ามาก ภาพท่ี 1.26 ลกั ษณะของแรงดนั กระเพอื่ ม

20 สรปุ สารกึ่งตัวนาในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ผลิตมาจากธาตุซิลิคอน และเจอร์เมเนียม สารก่ึงตัวนา ทั้ง 2 ชนิดนี้จะมีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 4 ตัว แต่มีชั้นวงไม่เท่ากัน โดยซิลิคอนมี 3 วง มีอิเล็กตรอน ทัง้ หมด 14 ตวั สว่ นเจอร์เมเนยี มมี 4 วง มีอิเล็กตรอนทั้งหมด 32 ตัว สารกึ่งตัวนาชนิด N ได้มาจาก การเติมสารเจือปนที่มีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 5 ตัว ลงไปในธาตุซิลิคอน หรือเจอร์เมเนียมบริสุทธิ์ซึ่ง จะได้สารกึ่งตัวนาท่ีมีประจุลบ ส่วนสารกึ่งตัวนาชนิด P ได้มาจากการเติมธาตุเจือปนที่มีอิเล็กตรอน วงนอกสดุ 3 ตัว ลงไปในธาตุซิลิคอนหรอื ธาตุเจอร์เมเนียมบริสุทธิ์ ซ่ึงจะได้สารกึ่งตัวนาที่มีประจุบวก สารกึง่ ตัวนาท่ีเติมธาตุเจือปนแล้วจะนากระแสได้ดี สารก่ึงตัวนาท้ัง 2 ชนิดน้ีนาไปทาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ไดม้ ากมาย ไดโอดเปน็ อุปกรณอ์ เิ ลก็ ทรอนกิ ส์ท่สี รา้ งมาจากสารกึ่งตวั นา 2 ชนดิ คอื สารกงึ่ ตัวนาชนิด P และ สารก่งึ ตวั นาชนิด N ไดโอดมี 2 ขา คือขาแอโนด และขาแคโทด การจัดแรงดันไบแอสให้ไดโอด มี 2 วิธี คือ ไบแอสตรง และไบแอสกลับ เม่ือได้รับไบแอสตรงไดโอดจะนากระแส แต่เม่ือได้รับไบแอสกลับ ไดโอดจะไม่นากระแส เมื่อจ่ายไบแอสตรงให้เจอร์เมเนียมไดโอด จะต้องจ่ายแรงดันตั้งแต่ 0.3 V ขึ้นไป และถ้าเป็นซิลิคอนไดโอดจะต้องจ่ายแรงดัน 0.7 V ข้ึนไปไดโอดจึงจะนากระแส คุณประโยชน์ของไดโอด คอื ใช้ทาวงจรแปลงไฟฟา้ กระแสสลับให้เปน็ ไฟฟ้ากระแสตรง ใชใ้ นวงจรควบคมุ แรงดัน เป็นไดโอดเปล่งแสง ใช้เป็นตัวเก็บประจุเปลีย่ นคา่ ไดเ้ ม่อื เปลี่ยนค่าแรงดันไบแอสกลบั เป็นต้น

21 แบบฝกึ หดั ที่ 1 หน่วยที่ 1 สารกง่ึ ตวั นาและไดโอด คาช้แี จง จงตอบคาถามตอ่ ไปนี้ใหส้ มบรู ณ์ (20 คะแนน) 1. สารกง่ึ ตวั นาชนดิ P และ N แตกตา่ งกนั อย่างไร (2 คะแนน) .......................................................................................................................................................................................................................... 2. สารกึ่งตัวนาทีใ่ ช้ทาไดโอดมกี ี่ชนดิ อะไรบ้าง (2 คะแนน) .......................................................................................................................................................................................................................... 3. เมอื่ ไดโอดไดร้ บั ไบแอสตรง และได้รับไบแอสกลับ มกี ารทางานตา่ งกนั อย่างไร (2 คะแนน) .......................................................................................................................................................................................................................... 4. การใหไ้ บแอสตรง และไบแอสกลบั ให้ไดโอด ต้องป้อนกระแสไฟฟ้าอย่างไร (2 คะแนน) .......................................................................................................................................................................................................................... 5. ดีพลชี ันริจิน (Depletion Region) คอื อะไร (2 คะแนน) .......................................................................................................................................................................................................................... 6. แรงดนั พังทลาย (Breakdown Voltage) คืออะไร (2 คะแนน) .......................................................................................................................................................................................................................... 7. ไดโอดเบอร์ 1N4007 ทนกระแสไบแอสตรง และทนแรงดนั ไบแอสกลับ สูงสุดได้เทา่ ไร (2 คะแนน) .......................................................................................................................................................................................................................... 8. ไดโอดเบอร์ 1N5400 ทนกระแสไบแอสตรง และทนแรงดันไบแอสกลับ สูงสดุ ได้เทา่ ไร (2 คะแนน) .......................................................................................................................................................................................................................... 9. จงเขียนเขียนโครงสร้าง และสัญลกั ษณ์ของไดโอด (2 คะแนน) โครงสร้าง สญั ลักษณ์ 10. จงเขียนรูปคล่นื ทีไ่ ดจ้ ากวงจรเรยี งกระแสแบบคร่งึ คล่ืน และเต็มคลน่ื (2 คะแนน) ครึ่งคล่นื เต็มคล่ืน

22 แบบฝกึ หดั ท่ี 2 หน่วยที่ 1 สารก่งึ ตวั นาและไดโอด คาชแ้ี จง ให้วาดวงจรเรียงกระแสทง้ั 5 วงจร ตามชอื่ ทก่ี าหนดให้ (20 คะแนน) 1. เขียนโครงสร้าง และสัญลกั ษณ์ของไดโอด 2. จงเขียนวงจร Bridge Rectifier (4 คะแนน) 2. จงเขียนวงจร Full Wave Rectifier (4 คะแนน) 3. จงเขยี นวงจร Dual Polarity Supply (4 คะแนน) 4. จงเขียนวงจรเรียงกระแสทวีคณู แรงดันแบบคร่งึ คล่ืน (4 คะแนน) 5. จงเขยี นวงจรเรยี งกระแสทวคี ณู แรงดันแบบเต็มคลื่น (4 คะแนน)

23 แบบทดสอบกอ่ นเรียน หนว่ ยที่ 1 สารก่งึ ตวั นาและไดโอด คาชแี้ จง จงเลือกคาตอบทถ่ี ูกต้องท่สี ุดเพียงคาตอบเดียว แล้วทาเคร่ืองหมาย X ลงในกระดาษคาตอบ (ขอ้ ละ 1 คะแนน คะแนนเต็ม 10 คะแนน) ให้เวลาสาหรับการทาแบบประเมนิ 10 นาที 1. สารก่งึ ตวั นาท่ีมีอเิ ล็กตรอน 32 ตวั มอี ิเลก็ ตรอนวงนอกสุด 4 ตัว ตรงกับสารในข้อใด ก. โบรอน ข. ฟอสฟอรัส ค. เจอร์เมเนียม ง. ซิลิคอน จ. สารหนู 2. โครงสรา้ งไดโอดคือข้อใด ก. สารกึ่งตัวนาซิลิคอนและเจอรเ์ มเนยี มต่อกัน ข. สารก่ึงตัวนาชนดิ P ตอ่ กัน 2 ชั้น ค. สารก่งึ ตัวนาซิลคิ อนและสาร P ต่อกัน ง. สารกงึ่ ตวั นาซิลคิ อนและสาร N ตอ่ กนั จ. สารก่งึ ตวั นาชนิด P และชนดิ N ต่อกัน 3. การจ่ายไบแอสตรงให้ไดโอดคือข้อใด ก. จ่ายไฟบวกให้ขาแคโทด และจา่ ยไฟลบใหข้ าแอโนด ข. จ่ายไฟบวกให้ขาแอโนด และจา่ ยไฟลบให้ขาแคโทด ค. จ่ายไฟบวกให้สารกง่ึ ตัวนาชนดิ N และจา่ ยไฟลบให้สารก่งึ ตวั นาชนดิ P ง. จา่ ยไฟบวกให้สารกึ่งตวั นาชนดิ N และชนดิ P จ. จา่ ยไฟลบใหส้ ารกง่ึ ตวั นาชนิด N และชนดิ P 4. คณุ ลักษณะทางไฟฟ้าของซลิ คิ อนไดโอด เมื่อให้ไบแอสตรงเร่ิมมกี ระแสไหลผา่ นท่ีแรงดันในข้อใด ก. 0.1 V ข. 0.3 V ค. 0.5 V ง. 0.7 V จ. 0.9 V

24 5. วงจร Bridge Rectifier ใช้ไดโอดจานวนเทา่ ไร ก. ใช้ไดโอด 1 ตวั ข. ใชไ้ ดโอด 2 ตัว ค. ใชไ้ ดโอด 3 ตวั ง. ใช้ไดโอด 4 ตัว จ. ใชไ้ ดโอด 5 ตวั 6. ไดโอดรักษาระดบั แรงดันคอื ข้อใด ก. Rectifier Diode ข. Zener Diode ค. Signal Diode ง. Bridge Diode จ. Photo Diode 7. สญั ญาณเอาต์พตุ ของวงจรเรยี งกระแสแบบครงึ่ คล่ืนคอื ขอ้ ใด ก. ข. ค. ง. จ. 8. วงจรเรยี งกระแสแบบทวีแรงดนั ใชค้ ุณสมบตั ิของอุปกรณใ์ นข้อใด ก. หม้อแปลง และ คาปาซเิ ตอร์ ข. หมอ้ แปลง และ ตวั ต้านทาน ค. ไดโอด และ คาปาซเิ ตอร์ ง. ตวั ต้านทาน และ คาปาซิเตอร์ จ. หม้อแปลง และ ไดโอด 9. ไดโอดในวงจรเรียงกระแสคอื ไดโอดชนดิ ใด ก. Laser Diode ข. Zener Diode ค. Signal Diode ง. Photo Diode จ. Rectifier Diode

25 10. สัญลักษณ์ของไดโอดเรยี งกระแสคือขอ้ ใด ก. ข. ค. ง. จ.

26 แบบทดสอบหลงั เรียน หน่วยท่ี 1 สารกงึ่ ตัวนาและไดโอด คาชีแ้ จง จงเลือกคาตอบทถ่ี ูกต้องทสี่ ุดเพียงคาตอบเดียว แล้วทาเคร่ืองหมาย X ลงในกระดาษคาตอบ (ข้อละ 1 คะแนน คะแนนเต็ม 10 คะแนน) ให้เวลาสาหรบั การทาแบบประเมิน 10 นาที 1. โครงสรา้ งไดโอดคือข้อใด ก. สารก่งึ ตวั นาซิลคิ อนและเจอร์เมเนยี มต่อกัน ข. สารกง่ึ ตัวนาชนดิ P ต่อกัน 2 ชั้น ค. สารก่ึงตัวนาชนิด N ตอ่ กัน 2 ชั้น ง. สารก่งึ ตวั นาซิลิคอนและสาร P ต่อกนั จ. สารกึง่ ตัวนาชนิด P และชนดิ N ต่อกนั 2. จากภาพการตรวจสอบไดโอดด้วยโอหม์ มิเตอรข์ ้อใดถูกต้อง ก. คร้งั ที่ 1 ไบแอสกลบั ข. คร้งั ที่ 1 ไดโอดลดั วงจร ค. ครั้งท่ี 1 ไบแอสตรง ง. ครงั้ ท่ี 2 ไบแอสตรง จ. คร้ังที่ 2 ไดโอดขาด 3. คณุ ลกั ษณะทางไฟฟ้าของซลิ ิคอนไดโอด เม่ือให้ไบแอสตรงเร่มิ มกี ระแสไหลผา่ นที่แรงดนั ในข้อใด ก. 0.1 V ข. 0.3 V ค. 0.5 V ง. 0.7 V จ. 0.9 V

27 4. การจา่ ยไบแอสตรงให้ไดโอดคือข้อใด ก. จา่ ยไฟบวกให้ขาแคโทด และจา่ ยไฟลบให้ขาแอโนด ข. จ่ายไฟบวกให้ขาแอโนด และจ่ายไฟลบใหข้ าแคโทด ค. จา่ ยไฟบวกใหส้ ารกึ่งตัวนาชนิด N และจ่ายไฟลบใหส้ ารก่งึ ตัวนาชนิด P ง. จา่ ยไฟบวกใหส้ ารก่ึงตัวนาชนดิ N และชนดิ P จ. จา่ ยไฟลบใหส้ ารกงึ่ ตวั นาชนิด N และชนดิ P 5. ไดโอดรักษาระดับแรงดันคอื ข้อใด ก. Rectifier Diode ข. Zener Diode ค. Signal Diode ง. Bridge Diode จ. Photo Diode 6. วงจรเรยี งกระแสแบบทวีแรงดนั ใช้คุณสมบตั ิของอุปกรณ์ในข้อใด ก. หมอ้ แปลง และ คาปาซเิ ตอร์ ข. หม้อแปลง และ ตัวต้านทาน ค. ไดโอด และ คาปาซิเตอร์ ง. ตัวตา้ นทาน และ คาปาซเิ ตอร์ จ. หม้อแปลง และ ไดโอด 7. วงจร Bridge Rectifier ใชไ้ ดโอดจานวนเทา่ ไร ก. ใช้ไดโอด 1 ตวั ข. ใช้ไดโอด 2 ตวั ค. ใชไ้ ดโอด 3 ตวั ง. ใชไ้ ดโอด 4 ตัว จ. ใชไ้ ดโอด 5 ตวั 8. ไดโอดในวงจรเรียงกระแสคือไดโอดชนิดใด ก. Laser Diode ข. Zener Diode ค. Signal Diode ง. Photo Diode จ. Rectifier Diode

28 9. สัญลักษณข์ องไดโอดเรยี งกระแสคือข้อใด ก. ข. ค. ง. จ. 10. สญั ญาณเอาต์พตุ ของวงจรเรียงกระแสแบบครงึ่ คลืน่ คือข้อใด ก. ข. ค. ง. จ.

29 ใบงานท่ี 1 หนว่ ยที่ 1 ชอื่ วิชา งานพืน้ ฐานวงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ สอนครง้ั ที่ 1 ชื่อหน่วย สารกง่ึ ตัวนาและไดโอด เวลา 2 ชั่วโมง ช่ืองาน วัดค่าแรงดนั ตกคร่อมไดโอด จดุ ประสงคใ์ บงาน รายการสอน 1. เพื่อใหว้ ดั ตรวจสอบไดโอดดว้ ยโอห์มมิเตอร์ 1. แผงประกอบวงจรใช้ประกอบวงจร ได้ถูกต้อง อิเล็กทรอนกิ ส์ เพื่อการทดลอง 2. เพ่อื ให้ประกอบวงจรลงแผงประกอบวงจร 2. การเชอ่ื มต่อตวั นาอยู่ภายในตามรูป ได้ถูกตอ้ ง แสดงตาแหนง่ การเชื่อมต่อภายใน 3. เพื่อใหว้ ัดค่าแรงดันตกคร่อมไดโอดได้ถูกต้อง 3. การประกอบวงจรอนุกรม เครือ่ งมือ / วัสดุอุปกรณ์ 1. แผงประกอบวงจร (Proto Board) 5. ไดโอดเบอร์ 1N60 : 4 ตวั 2. มลั ตมิ ิเตอร์ (Multimeter) 6. ไดโอดเปลง่ แสง (LED): 1 ตวั 3. แหล่งจา่ ยไฟฟ้า 6 โวลต์ 7. ตวั ตา้ นทาน 300Ω : 1 ตวั 4. ไดโอด เบอร์ 1N4148 : 4 ตวั ลาดับขนั้ การปฏิบัตงิ าน 1. ศกึ ษาแผงประกอบวงจร (Proto Board) 2. ประกอบวงจร และวดั คา่ บันทกึ ผลส่งผ้สู อน 3. เกบ็ อุปกรณ์เข้าทเ่ี ดมิ แสดงตาแหน่ง ตวั นาที่อยูภ่ ายในแผงประกอบวงจร ดว้ ยเส้นท่ลี ากทบั ชอ่ งเสยี บสาย

30 เสียบตอ่ ไดโอดลงแผงประกอบวงจร ตามวงจรที่ 1 วงจรท่ี 1 เปน็ วงจรอนุกรม ใช้ซลิ ิคอนไดโอด เบอร์ 1N4148 จานวน 4 ตัว 1. เสยี บอุปกรณ์ตามวงจรท่1ี 2. วัดแรงดนั ท่จี ุด TP1 และ TP2 (TP1 เปน็ ขัว้ บวก) วัดได.้ .............โวลต์ 3. วดั แรงดันทจี่ ุด TP1 และ TP3 วดั ได้..................โวลต์ 4. วัดแรงดันท่ีจดุ TP1 และ TP4 วัดได.้ ...................โวลต์ 5. แรงดันทีต่ กคร่อมไดโอดทั้ง 4 ตัว วัดได้...................โวลต์ 6. แรงดนั ทต่ี กคร่อมตัวตา้ นทาน วัดได.้ ....................โวลต์ 7. แรงดันท่ีตกครอ่ ม LED วัดได.้ ...........โวลต์

31 เสียบตอ่ ไดโอดลงแผงประกอบวงจร ตามวงจรที่ 2 วงจรท่ี 2 เปน็ วงจรอนุกรม ใช้เจอรเ์ มเนียมไดโอด เบอร์ 1N60 จานวน 4 ตัว 1. เสยี บอุปกรณต์ ามวงจรท่ี1 2. วดั แรงดนั ท่จี ุด TP1 และ TP2 (TP1 เปน็ ขวั้ บวก) วัดได.้ .............โวลต์ 3. วัดแรงดันท่จี ดุ TP1 และ TP3 วัดได้................โวลต์ 4. วัดแรงดนั ท่จี ดุ TP1 และ TP4 วัดได้...................โวลต์ 5. แรงดนั ทีต่ กครอ่ มไดโอดทง้ั 4 ตัว วัดได.้ ....................โวลต์ 6. แรงดันท่ตี กครอ่ มตัวตา้ นทาน วดั ได้....................โวลต์ 7. แรงดนั ท่ีตกคร่อม LED วดั ได้.....................โวลต์ ข้อเสนอแนะ 1. กอ่ นต่อแหล่งจา่ ยไฟฟ้าเขา้ วงจร ควรตรวจสอบการประกอบวงจรใหถ้ กู ต้องกอ่ น 2. แรงดันท่ตี กคร่อมอปุ กรณ์ทกุ ตัวรวมกันควรเท่ากบั แหลง่ จ่าย

32 การประเมินผลภาคปฏิบตั ิ 1. สงั เกตจากการปฏบิ ัติงาน ความสนใจ ต้ังใจทางาน 2. ตรวจให้คะแนนจากผลงานทสี่ ่ง ตามเกณฑท์ ่ีกาหนด ลาดับ รายการประเมินผลภาคปฏบิ ัติ ดีมาก ระดบั ผลงาน แกไ้ ข ดี ปานกลาง พอใช้ 1 การเตรยี มเครื่องมือ อปุ กรณ์ 2 ความต้งั ใจในการปฏิบตั ิงาน 3 การปฏิบัติงานตามข้นั ตอน 4 ความถกู ตอ้ งของผลงาน 5 ความเรยี บร้อยของผลงาน รวม เกณฑก์ ารวดั และการแปลความหมายของระดบั คะแนน ดมี าก = 5 คะแนน ทาได้ดเี ยย่ี ม สมา่ เสมอ ไม่ต้องแนะนา ดี = 4 คะแนน ทาไดด้ ี ไม่ต้องแนะนา ปานกลาง = 3 คะแนน ทาได้ดี เม่ือมีการแนะนา พอใช้ = 2 คะแนน ทาพอใชไ้ ด้ ต้องแนะนา แก้ไข = 1 คะแนน ทาเองไม่ได้ ต้องบอกทีละขั้นตอน

33 ใบงานท่ี 2 หนว่ ยท่ี 1 ชื่อวิชา งานพ้ืนฐานวงจรอเิ ล็กทรอนิกส์ สอนคร้ังที่ 2 ชอ่ื หน่วย สารกึง่ ตัวนาและไดโอด เวลา 2 ช่วั โมง ช่ืองาน ประกอบวงจรเรียงกระแสแบบทวคี ูณแรงดนั จดุ ประสงคใ์ บงาน รายการสอน 1. วดั หาขาไดโอดได้ถูกตอ้ ง 1. การตอ่ ตวั เก็บประจุอนุกรมกบั แหลง่ จา่ ยหรือ 2. ประกอบวงจรการทางานไดโอดได้ถกู ต้อง อนกุ รมกนั ทาให้แรงดันเสรมิ กัน 3. ประกอบวงจรทวีคณู แรงดันไดถ้ ูกต้อง 2. ไดโอดนากระแสไปเกบ็ ท่ีตัวเก็บประจุได้ 4. วัดค่าแรงดนั ในวงจรได้ถูกต้อง ในขณะท่ีไดโอดไดร้ ับไบแอสตรง 3. การวัดแรงดัน ตงั้ มเิ ตอร์ยา่ นวัด 50 VDC เครอ่ื งมอื / วัสดุอุปกรณ์ 1. หม้อแปลงขนาดเล็ก 220 V – 12 V 1 A 5. ไดโอดเบอร์ 1N4001 : 2 ตวั 2. มลั ติมิเตอร์ (Multimeter) 6. ตัวต้านทานแบบค่าคงท่ี 500Ω : 2 ตวั 3. แผงประกอบวงจร (Proto Board) 7. ตัวเก็บประจุ 220 µF : 2 ตวั 4. สายตอ่ วงจร ลาดบั ขัน้ การปฏิบัตงิ าน 1. เตรียมเคร่อื งมอื และอุปกรณต์ ามวงจร วงจรที่ 1 วงจรท่ี 2 2. ต่ออปุ กรณต์ ามวงจรที่ 1 ลงบนแผงประกอบวงจร 3. วัดแรงดันไฟฟ้าจากหม้อแปลง ทางด้าน Secondary ท่ีตอ่ เข้าวงจรได้ ..................VAC 4. วัดแรงดนั ตกคร่อม C1 ได.้ ................VDC แรงดนั ตกครอ่ ม C2 ได้……………VDC 5. วัดแรงดนั ทีข่ าเอาตพ์ ุต ได้....................VDC 6. ต่ออุปกรณ์ตามวงจรท่ี 2 ลงบนแผงประกอบวงจร ใชแ้ รงดนั จากขด Secondary ของหม้อแปลง 7. วัดแรงดันตกคร่อม C1 ได.้ ................VDC แรงดนั ตกครอ่ ม C2 ได้……………VDC 8. วดั แรงดนั ทข่ี าเอาตพ์ ุต ได.้ ...................VDC

34 ขอ้ เสนอแนะ 1. ถา้ ต่อไดโอดผิดขัว้ จะทาให้ตวั เก็บประจุร่วั หรอื ชารุดไดเ้ นอื่ งจากไดร้ บั แรงดันผดิ ขว้ั 2. แรงดนั ท่ีตกคร่อม C จะเทา่ กบั แหล่งจา่ ย การประเมินผลภาคปฏิบัติ 1. สังเกตจากการปฏิบัติงาน ความสนใจ ต้ังใจทางาน 2. ตรวจให้คะแนนจากผลงานท่ีส่ง ตามเกณฑ์ท่ีกาหนด ลาดับ รายการประเมินผลภาคปฏิบัติ ดีมาก ระดับผลงาน แกไ้ ข ดี ปานกลาง พอใช้ 1 การเตรียมเครื่องมือ อุปกรณ์ 2 ความต้ังใจในการปฏิบัติงาน 3 การปฏิบัติงานตามข้ันตอน 4 ความถูกต้องของผลงาน 5 ความเรียบร้อยของผลงาน รวม เกณฑ์การวัดและการแปลความหมายของระดับคะแนน ดีมาก = 5 คะแนน ทาได้ดีเยี่ยม สม่าเสมอ ไม่ต้องแนะนา ดี = 4 คะแนน ทาได้ดี ไม่ต้องแนะนา ปานกลาง = 3 คะแนน ทาได้ดี เม่ือมีการแนะนา พอใช้ = 2 คะแนน ทาพอใช้ได้ ต้องแนะนา แก้ไข = 1 คะแนน ทาเองไม่ได้ ต้องบอกทีละขั้นตอน

35 การประเมนิ คุณธรรม จรยิ ธรรม สังเกตพฤตกิ รรม จากการเข้าเรียน และปฏบิ ัติงาน ความสนใจ ตั้งใจทางาน ลาดบั รายการประเมินคุณธรรม จริยธรรม ระดบั คะแนน แกไ้ ข ดีมาก ดี พอใช้ 1 การแตง่ กาย 2 การตรงต่อเวลา 3 การมรี ะเบียบวนิ ยั ความอดทนอดกลน้ั 4 การมสี มั มาคารวะ เป็นผนู้ า ผตู้ าม ท่ีดี 5 ความตั้งใจในการทากิจกรรมกลุ่ม 6 การมมี นุษยสมั พนั ธ์และเป็นท่ียอมรับในกลมุ่ 7 ความซ่อื สัตย์สุจรติ 8 ความประหยัด 9 ความคิดริเรม่ิ สร้างสรรค์ 10 ความสนใจ ใฝร่ ู้ รวม เกณฑ์การวดั และการแปลความหมายของระดบั คะแนน ดมี าก ระดับคะแนน 4 ประพฤติปฏิบัติตนถูกต้องสม่าเสมอ ไม่ต้องตกั เตือน ดี ระดบั คะแนน 3 ประพฤติปฏบิ ัตติ นถูกตอ้ ง แต่ต้องคอยตักเตอื นบ้าง พอใช้ ระดับคะแนน 2 ประพฤติปฏบิ ตั ิตนถูกตอ้ ง เม่ือตักเตือนอยู่เสมอ แก้ไข ระดับคะแนน 1 ประพฤตปิ ฏบิ ตั ิตนไม่ถูกตอ้ งแม้ตักเตือนแล้ว

36 เฉลยแบบฝึกหดั ที่ 1 หน่วยที่ 1 สารกงึ่ ตัวนาและไดโอด จงตอบคาถามต่อไปนี้ 1. สารกงึ่ ตวั นาชนิด P และ N แตกตา่ งกันอยา่ งไร (2 คะแนน) อะตอมของสารกึง่ ตัวนาชนิด P ขาดอิเล็กตรอนไป 1 ตวั ทาให้เกิด โฮล (Hole) ซึ่งจะแสดงประจุ บวกออกมา ส่วน อะตอมของสารกึง่ ตัวนาชนิด N มีอเิ ล็กตรอนเกิน 1 ตวั ทาให้เกิด อิเล็กตรอนอิสระ ซึ่งจะแสดงประจุลบออกมา 2. สารกง่ึ ตัวนาท่ีใชท้ าไดโอดมกี ี่ชนดิ อะไรบ้าง เจอรเ์ มเนยี ม (Germanium) และซลิ คิ อน (Silicon). 3. เมือ่ ไดโอดไดร้ ับไบแอสตรง และไดร้ ับไบแอสกลับ มีการทางานตา่ งกันอย่างไร (2 คะแนน) เม่อื ได้รบั ไบแอสตรงกระแสจะไหลผา่ นไดโอดได้ และเม่ือไดร้ บั ไบแอสกลบั กระแสจะไหลผ่าน ไดโอดไม่ได้ 4. การใหไ้ บแอสตรง และไบแอสกลบั ให้ไดโอด ต้องป้อนกระแสไฟฟ้าอย่างไร (2 คะแนน) ไบแอสตรง คอื ป้อนแรงดนั ข้ัวบวกใหก้ บั สาร P หรือขาแอโนด (A) ขวั้ ลบใหส้ าร N หรือแคโทด (K) ไบแอสกลับ คอื ป้อนแรงดนั ข้ัวบวกให้กับสาร N หรือขาแคโทด (K) ขว้ั ลบใหส้ าร P หรือแอโนด (A) 5. ดพี ลชี นั ริจิน (Depletion Region) คืออะไร บริเวณรอยต่อ P N ท่ีปลอดพาหะ มสี ภาพเปน็ ฉนวนไฟฟ้า 6. แรงดนั พงั ทลาย (Breakdown Voltage) คืออะไร แรงดันไฟฟ้าดา้ นไบแอสกลบั ทสี่ งู จนทาใหก้ ระแสไฟฟ้าไหลได้ ทาให้ไดโอดชารุด 7. ไดโอดเบอร์ 1N4007 กระแสไบแอสตรง และทนแรงดันไบแอสกลบั สงู สุดได้เท่าไร (2 คะแนน) กระแส 1 แอมป์ แรงดัน 1000 โวลต์ 8. ไดโอดเบอร์ 1N5400 กระแสไบแอสตรง และทนแรงดันไบแอสกลับ สงู สุดไดเ้ ท่าไร (2 คะแนน) กระแส 3 แอมป์ แรงดัน 50 โวลต์ 9. จงเขียนเขยี นโครงสร้าง และสัญลักษณ์ของไดโอด (2 คะแนน) 10. จงเขียนรูปคล่ืน ทไี่ ดจ้ ากวงจรเรยี งกระแสแบบครง่ึ คล่ืน และเต็มคล่นื (2 คะแนน)

37

38 เฉลยแบบฝกึ หัดท่ี 2 หน่วยท่ี 1 สารก่ึงตัวนาและไดโอด คาชแี้ จง ใหว้ าดวงจรเรยี งกระแสท้ัง 5 วงจร ตามช่ือที่กาหนดให้ (20 คะแนน) 1. วงจร Bridge Rectifier (4 คะแนน) 2. วงจร Full Wave Rectifier (4 คะแนน) 3. วงจร Dual Polarity Supply (4 คะแนน) 4. วงจรเรียงกระแสทวคี ณู แรงดันแบบคร่งึ คลน่ื (4 คะแนน) 5. วงจรเรยี งกระแสทวีคูณแรงดนั แบบเตม็ คล่นื (4 คะแนน)

39 เฉลยแบบทดสอบกอ่ นเรียน หนว่ ยที่ 1 สารกึ่งตวั นาและไดโอด 1. ค 2. จ 3. ข 4. ง 5. ง 6. ข 7. ก 8. ค 9. จ 10. ก เฉลยแบบทดสอบหลังเรยี น หน่วยที่ 1 สารกึ่งตัวนาและไดโอด 1. จ 2. ค 3. ง 4. ข 5. ข 6. ค 7. ง 8. จ 9. ก 10. ก

40 เฉลยใบงานที่ 1 หนว่ ยที่ 1 สารกงึ่ ตวั นาและไดโอด วงจรท่ี 1 เปน็ วงจรอนกุ รม ใช้ซลิ คิ อนไดโอด เบอร์ 1N4148 จานวน 4 ตัว 1. เสียบอปุ กรณ์ตามวงจรที่ 1 2. วัดแรงดันทีจ่ ุด TP1 และ TP2 (TP1 เป็นขัว้ บวก) วดั ได.้ .......0.66......โวลต์ 3. วดั แรงดนั ที่จุด TP1 และ TP3 วัดได.้ ........1.3..........โวลต์ 4. วัดแรงดันทจ่ี ุด TP1 และ TP4 วดั ได้.........1.9...........โวลต์ 5. แรงดนั ท่ตี กคร่อมไดโอดท้ัง 4 ตวั วัดได.้ ........2.6..........โวลต์ 6. แรงดันท่ตี กคร่อมตัวตา้ นทาน วดั ได้.........1.5............โวลต์ 7. แรงดนั ทตี่ กครอ่ ม LED วดั ได.้ .....1.9......โวลต์ วงจรที่ 2 เป็นวงจรอนุกรม ใชเ้ จอรเ์ มเนียมไดโอด เบอร์ 1N60 จานวน 4 ตวั 1. เสยี บอุปกรณ์ตามวงจรท1ี่ 2. วัดแรงดนั ท่จี ดุ TP1 และ TP2 (TP1 เป็นข้ัวบวก) วดั ได้........0.55......โวลต์ 3. วดั แรงดนั ที่จดุ TP1 และ TP3 วดั ได้......1.5..........โวลต์ 4. วดั แรงดันที่จดุ TP1 และ TP4 วัดได.้ .......2...........โวลต์ 5. แรงดนั ที่ตกครอ่ มไดโอดท้งั 4 ตัว วัดได.้ .......2.3.............โวลต์ 6. แรงดนั ทตี่ กครอ่ มตวั ต้านทาน วดั ได.้ ..............1.8......โวลต์ 7. แรงดนั ที่ตกครอ่ ม LED วัดได.้ ........1.9............โวลต์ เฉลยใบงานที่ 2 หน่วยท่ี 1 สารกง่ึ ตัวนาและไดโอด 3. วัดแรงดนั ไฟฟ้าจากหมอ้ แปลง ทางด้าน Secondary ทีต่ อ่ เขา้ วงจรได้ ......12....VAC 4. วดั แรงดันตกคร่อม C1 ได.้ ....15.....VDC แรงดนั ตกคร่อม C2 ได้…30…VDC 5. วัดแรงดันท่ีขา Output ได้......30.....VDC 6. ตอ่ อปุ กรณต์ ามวงจรที่ 2 ลงบนโปรโตบอรด์ ใชแ้ รงดันจากขด Secondary ของหม้อแปลง 7. วดั แรงดนั ตกคร่อม C1 ได้.......15.....VDC แรงดันตกครอ่ ม C2 ได้…15……VDC 8. วดั แรงดันที่ขา Output ได้......30......VDC

41 เอกสารอา้ งอิง ชงิ ชัย ศรีสรุ ตั น์ และวีระศกั ด์ิ สวุ รรณเพชร. อุปกรณ์อเิ ล็กทรอนกิ ส์และวงจร. นนทบุรี : บริษัทศูนยห์ นังสือ เมืองไทย, 2556. บุญธรรม ภัทราจารกุ ลุ . งานไฟฟา้ และอเิ ลก็ ทรอนิกสเ์ บ้ืองตน้ . กรงุ เทพฯ : บริษทั ซีเอด็ ยูเคช่นั จากัด, 2556. พันธ์ศักดิ์ พฒุ ิมานิตพงศ์. งานไฟฟ้าและอเิ ล็กทรอนิกส์เบ้ืองตน้ . กรงุ เทพฯ : สานักพิมพ์ ศูนย์ส่งเสรมิ วิชาการ, 2556. พนั ธศ์ กั ดิ์ พุฒิมานิตพงศ.์ อเิ ลก็ ทรอนกิ ส์อตุ สาหกรรม. กรงุ เทพฯ : สานักพมิ พ์ ศูนย์สง่ เสริมอาชวี ะ, 2557. วรี ะศักดิ์ สวุ รรณเพชร และชิงชัย ศรีสุรตั น์. อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวงจร. นนทบุรี : บรษิ ทั ศูนย์หนังสือ เมืองไทย, 2557. เอกสารอิเลก็ ทรอนกิ ส์ (ออนไลน)์ http://makeitatyourlibrary.org/technology/basic-electronics#.U8OSpVV9lOI http://www.diode.krubpom.com/home.htm http://www.diodes.com http://www.eeweb.com/blog/andrew_carter/the-basics-of-inductor http://www.eleccircuit.com http://www.kpp.ac.th/elearning/elearning3/book-07.html http://www.learningelectronics.net http://www.neutron.rmutphysics.com/physicsboard/forum/index.php?topic=689.0 http://www.oknation.net/blog/win34531/2007/12/06/entry-2 http://www2.tatc.ac.th/e-learning/story9.html