หน่วยที่ 1 เรื่องสารกึ่งตัวนำและไดโอด

ชุดการสอน ชดุ ที่ 1

สารกง่ึ ตวั นาและไดโอด

วิชา อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนกิ ส์และวงจร
รหสั 2104-2102

หลักสูตรประกาศนียบัตรวชิ าชพี

หน่วยที่ 1 เรื่องสารก่งึ ตวั นาและไดโอด

นายสมพร บญุ ริน

สาขาวชิ าชา่ งไฟฟ้ากาลัง
วิทยาลยั เทคนิคชลบรุ ี

สานกั งานคณะกรรมการการอาชีวศกึ ษา
กระทรวงศึกษาธิการ

1

ใบความรูท้ ่ี 1 สอนครง้ั ท่ี 2
รวม 4 ช่ัวโมง
ชอื่ วชิ า อุปกรณ์อเิ ล็กทรอนกิ ส์และวงจร รหสั วชิ า 2104-2102 จานวน 1 ชั่วโมง
หน่วยที่ 1 ช่ือหน่วย สารกง่ึ ตัวนาและไดโอด
ช่ือเร่อื ง สารกึ่งตัวนาและไดโอด

สาระสาคญั

ไดโอดเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้งานอย่างแพร่หลาย ได้จากการนาสารก่ึงตัวนาชนิดเอ็น
และชนิดพีมาต่อกัน มคี ุณสมบัตินากระแสไฟฟา้ ไดท้ ิศทางเดยี ว ดงั นนั้ ผเู้ รียนจะต้องมคี วามรคู้ วามเข้าใจ
เกีย่ วกบั สารกงึ่ ตัวนา โครงสร้างและสญั ลักษณ์ ชนดิ การทางานของไดโอด การคานวณวงจรไดโอด การ
เลอื กไดโอดใชง้ านและมีทักษะเก่ียวกบั การดูขั้วโอดการวัดและทดสอบไดโอดด้วยมัลติมิเตอร์

สาระการเรยี นรู้
1.1 สารกงึ่ ตัวนา
1.1.1 สารกงึ่ ตวั นาบรสิ ทุ ธิ์
1.1.2 สารกึง่ ตวั นาไม่บรสิ ทุ ธิ์
1.2 ไดโอด
1.2.1 โครงสรา้ ง และสญั ลกั ษณ์ของไดโอด
1.2.2 หลกั การทางานของไดโอด
1.2.3 ลักษณะสมบตั ิของไดโอด
1.2.4 การดูขั้วไดโอด
1.2.5 การเลือกไดโอดใช้งาน
1.2.6 การวดั และทดสอบไดโอดด้วยมัลติมิเตอร์

จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้
จุดประสงคท์ วั่ ไป
1. เพ่อื ให้มคี วามรู้ ความเข้าใจเกยี่ วกบั สารกง่ึ ตวั นาและไดโอด
2. มีคณุ ธรรม จรยิ ธรรม ค่านยิ มและคุณลกั ษณะอันพึงประสงค์
จดุ ประสงค์เชงิ พฤตกิ รรม
เม่อื ผ้เู รียน ศึกษาหนว่ ยการเรียนนแ้ี ล้วมคี วามสามารถดังตอ่ ไปนี้
1. บอกชอื่ ของสารกงึ่ ตัวนาบริสุทธิ์ไดถ้ กู ตอ้ ง
2. บอกคณุ สมบัตขิ องสารกึง่ ตวั นาไม่บรสิ ุทธิ์ ไดถ้ ูกตอ้ ง
3. บอกโครงสร้างของไดโอดได้ถกู ต้อง
4. บอกสญั ลกั ษณข์ องไดโอดได้ถูกตอ้ ง
5. อธบิ ายหลกั การทางานของไดโอดได้ถูกตอ้ ง
6. อธบิ ายลักษณะสมบัตขิ องไดโอดได้ถกู ตอ้ ง
7. บอกวธิ ีการดขู ัว้ ของไดโอดได้ถูกตอ้ ง

สมพร บญุ ริน แผนกวชิ าชา่ งไฟฟ้ากาลงั วทิ ยาลัยเทคนคิ ชลบุรี

2

8. บอกหลักการเลอื กไดโอดใชง้ านไดถ้ กู ต้อง
9. อธบิ ายการวดั และทดสอบไดโอดด้วยมลั ติมิเตอร์ไดถ้ กู ตอ้ ง

สมพร บญุ รนิ แผนกวชิ าชา่ งไฟฟา้ กาลงั วทิ ยาลยั เทคนคิ ชลบรุ ี

3

สารกึง่ ตวั นาและไดโอด
(Diode)

กล่าวนา

สารก่งึ ตวั นา คอื สารท่ีมีคณุ สมบัตขิ องทางไฟฟ้าอยู่ระหวา่ งตวั นาและฉนวนถูกนาไปใช้ในการ
สร้างอปุ กรณท์ างอิเล็กทรอนกิ สต์ ่าง ๆ เชน่ ไดโอด ทรานซิสเตอร์ เป็นต้น การคน้ พบสารก่งึ ตัวนา
นบั เปน็ การคน้ พบทย่ี ่ิงใหญ่ จนอาจกลา่ วไดว้ า่ เปน็ การปฏวิ ตั อิ ตุ สาหกรรมอเิ ลก็ ทรอนกิ สเ์ ลยทีเดยี ว

ไดโอด (Diode) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สร้างจากสารก่ึงตัวนา มี 2 ข้ัวคือ คือข้ัวแอโนด
(Anode: A) และขั้วแคโทด (Cathode: K) ถกู ออกแบบมาเพ่อื ควบคมุ ทศิ ทางการไหลของกระแสไฟฟ้า
ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดยี ว และปอ้ งกันกระแสการไหลกลับทิศทางเดมิ หากมองหลกั การ
ทางานก็เหมือนกับ วาล์วน้าทิศทางเดียวไม่ยอมให้น้าไหลกลับ ซ่ึงนับเป็นประโยชน์อย่างมากในวงจร
อิเล็กทรอนิกส์ เช่นวงจรแปลงกระแสไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง หรือป้องกันการสลับข้ัว
ของวงจรอเิ ลก็ ทรอนิกส์

1.1 สารก่ึงตัวนา

สารก่งึ ตัวนา (Semiconductor) คือ วัสดุทมี่ ีคุณสมบัตขิ องการนาไฟฟา้ อย่รู ะหว่างตวั นาและ
ฉนวน สาหรับสารที่เปน็ ตัวนาไฟฟา้ จะมวี าเลนซ์อเิ ล็กตรอนหรอื อเิ ลก็ ตรอนอสิ ระ 1-3 ตวั และสารท่ีเป็น
ฉนวนไฟฟา้ จะมี วาเลนซอ์ เิ ลก็ ตรอน 5 ตัวข้นึ ไป ธาตกุ ่ึงตัวนาทีน่ ยิ มนาไปทาเป็นสารกึ่งตัวนาใน
อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนกิ สก์ ็คอื ธาตุซลิ ิคอน และธาตเุ ยอรมนั เนยี ม โดยความสามารถในการนาไฟฟา้ ของ
สารกง่ึ ตัวนาจะข้ึนอยกู่ บั อุณหภูมิ นัน่ คอื ทีอ่ ณุ หภูมิเขา้ ใกล้ศนู ย์เคลวิน สารกึ่งตวั นาจะไม่สามารถนา
ไฟฟ้าได้ เนื่องจาก เน้ือวสั ดุกงึ่ ตวั นาจะเปน็ ผลกึ โควาเลนต์ อเิ ล็กตรอนท้งั หมดทอ่ี ยใู่ นเนอื้ วสั ดุจะถูกตรงึ
อย่ใู นพนั ธะโควาเลนต์ ซึ่งเปน็ พันธะท่ที าใหอ้ ะตอมสามารถยดึ เหน่ยี วอยูด่ ว้ ยกันได้ ทาใหไ้ ม่มี
อเิ ลก็ ตรอนอสิ ระ อย่ใู นผลกึ เมอื่ ไมม่ ีอิเล็กตรอนท่ีสามารถเคลอื่ นทไ่ี ด้ จงึ ทาใหส้ ารกงึ่ ตวั นาไมส่ ามารถ
นาไฟฟ้าได้ แต่ในอุณหภมู ิสูงกว่าปกติ อเิ ลก็ ตรอนบางส่วนจะไดร้ บั พลังงานจากความรอ้ นเพยี งพอทีจ่ ะ
ทาให้หลดุ ออกจากพันธะ กลายเป็นอเิ ล็กตรอนอิสระและสามารถเคลอื่ นทีไ่ ด้ สารกงึ่ ตัวนาจงึ สามารถนา
ไฟฟา้ ได้

การนาไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนาซึ่งขึ้นอยู่กับอุณหภูมิจะมีสมบัติตรงข้ามกับโลหะ เน่ืองจากโลหะ
จะมีอิเล็กตรอนอิสระและเคล่ือนท่ีได้อย่างอิสระอยู่แล้ว ทาให้นาไฟฟ้าได้ดี แต่เม่ืออุณหภูมิสูงขึ้น
ไอออนบวกท่ีอยู่ตรงกลางจะเกิดการส่ันด้วยความถี่สูง อิเล็กตรอนอิสระท่ีเคยเคล่ือนท่ีได้อย่างสะดวกก็
จะเคลือ่ นท่ีไดย้ ากข้ึน ดังนัน้ เม่อื มีอุณหภมู สิ งู ขนึ้ การนาไฟฟา้ ของโลหะจึงลดลง

สมพร บุญริน แผนกวิชาชา่ งไฟฟา้ กาลงั วิทยาลัยเทคนคิ ชลบรุ ี

4

นอกจากการนาไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนาจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิแล้ว ยังขึ้นอยู่กับสิ่งไม่บริสุทธิ์ที่เจือ
ปนอยู่ในเน้ือสารด้วย ดังนั้นเราจึงแบ่งประเภทสารกึ่งตัวนาได้เป็น 2 ประเภท คือ สารกึ่งตัวนาบริสุทธ์ิ
และสารกึ่งตัวนาไม่บริสุทธิ์ซึง่ สารก่ึงตัวนาไม่บรสิ ุทธิ์มี 2 ชนิด คือ สารก่ึงตัวนาชนิด N และสารก่ึงตัวนา
ชนดิ P

1.1.1 สารก่ึงตวั นาบริสทุ ธิ์
สารกึ่งตวั นาบริสุทธ์ิ ไมส่ ามารถนาไฟฟา้ ได้ การนาไฟฟา้ ของสารกง่ึ ตัวนาบริสทุ ธจิ์ ะเกิดขนึ้ ไดก้ ็

ต่อเมื่อมีอุณหภูมสิ ูงกว่าศูนยอ์ งศาสมั บูรณ์ หรือมกี ารผ่านสนามไฟฟ้าท่มี คี วามเขม้ ของสนามมากเขา้ ไป
วิธีการน้ีจะทาอิเล็กตรอนบางส่วนหลดุ ออกจากพนั ธะ เม่อื อิเลก็ ตรอนหลดุ ออกมา จะทาใหเ้ กดิ ช่องว่าง
ขึ้น เราเรยี กแทนช่องว่างนว้ี ่า โฮล (Hole) และเม่ือมีช่องวา่ งเกิดข้ึน จะมอี ิเลก็ ตรอนตัวอื่นเคลอ่ื นที่มา
แทนในตาแหนง่ โฮลถดั ๆ กนั การเคลื่อนทีเ่ ขา้ แทนทข่ี องอเิ ลก็ ตรอนเป็นเส้นตรง ทาใหม้ องได้ว่า
โฮลมกี ารเคล่ือนท่เี ปน็ เสน้ ตรงในทศิ ตรงข้ามกับทศิ ทีอ่ เิ ล็กตรอนเคล่อื นทดี่ ว้ ยเช่นกัน ทงั้ ทีจ่ รงิ แลว้ โฮล
น้นั อยูก่ บั ท่ี ถา้ เราใสส่ นามไฟฟา้ ให้สารก่ึงตวั นาบรสิ ุทธิ์ วาเลนซอ์ ิเลก็ ตรอนจะเคล่ือนท่ีตรงขา้ มกบั ทิศ
ของสนามไฟฟ้า สว่ นโฮลจะเคลอ่ื นท่ีทิศเดยี วกับทิศของสนามไฟฟ้า การนาไฟฟา้ จงึ เกิดขน้ึ ไดจ้ ากการ
เคลื่อนของอเิ ล็กตรอนอิสระและโฮล ธาตกุ ึ่งตวั นาที่นิยมนาไปทาเป็นสารกึ่งตวั นาในอุปกรณ์
อิเลก็ ทรอนกิ สก์ ็คือ ธาตุซิลิคอน และธาตุเยอรมนั เนียม ธาตทุ ั้งสองชนิดนี้จะมีวาเลนซ์อเิ ล็กตรอน 4 ตัว
โดยซิลิคอนจะมอี เิ ลก็ ตรอนทง้ั หมด 14 ตัว สว่ นเยอรมันเนียมจะมีอิเล็กตรอนท้งั หมด 32 ตวั ต่อหนึ่ง
อะตอม ดงั แสดงในรปู ที่ 1.1

วาเลนซอ์ เิ ล็กตรอน 4 ตวั

Si Ge

รปู ท่ี 1.1 โครงสร้างอะตอมของธาตุซิลิคอนและเยอรมนั เนียม

สมพร บญุ ริน แผนกวชิ าชา่ งไฟฟา้ กาลงั วทิ ยาลยั เทคนคิ ชลบรุ ี

5

โครงสร้างอะตอมของธาตุซิลิคอนและโครงสร้างอะตอมของธาตเุ ยอรมนั เนยี มเมอ่ื อยู่รวมกัน
หลาย ๆ อะตอมจะจับกันเป็นผลึกในรปู ของพันธะโควาเลนซ์ (Covalence Bond) ดังนัน้ หน่งึ อะตอม
จะตอ้ งใชอ้ ิเล็กตรอนร่วมกันกบั อะตอมขา้ งเคียง 4 อะตอม จึงจะมอี ิเล็กตรอนวงนอกสดุ ครบ 8 ตัว
เพอ่ื ให้อะตอมอยู่ในสภาพเสถยี ร

Si Si Ge Ge
Si Ge

Si Si Ge Ge

ซลิ ิคอน เยอรมันเนียม

รปู ที่ 1.2 โครงสร้างอะตอมของธาตซุ ลิ คิ อนและเยอรมนั เนียมเม่อื อยรู่ ่วมกันหลายอะตอม

1.1.2 สารกึ่งตัวนาไม่บรสิ ุทธ์ิ
สารกงึ่ ตัวนาไม่บรสิ ุทธ์ิไดจ้ าการนาสารก่งึ ตวั นาบรสิ ุทธม์ิ าเตมิ สารเจือปนเขา้ ไปทาใหม้ ี
คณุ สมบัตทิ างไฟฟ้าเปล่ียนไป ซึ่งแบง่ ได้เป็น 2 ชนิด คอื สารก่งึ ตวั นาชนิด N (N-Type) และสารกึ่ง
ตวั นาชนดิ P (P-Type)
1.1.2.1 สารกงึ่ ตวั นาชนิดเอน็ (N-Type Semiconductor)

สารก่ึงตัวนาชนิด N เป็นสารก่ึงตัวนาไม่บริสุทธิ์ที่ได้จากการเติมสารเจือปนที่มีวาเลนซ์
อิเล็กตรอน 5 ตัว เช่นฟอสฟอรัส (P) อาเซนิค (As) แอนติโมนี (Sb) ลงไปในธาตุซิลิคอนหรือเยอรมัน
เนียมบริสุทธ์ิ จะทาให้อิเล็กตรอนวงนอกสุดของแตล่ ะอะตอมแลกเปล่ียนอิเล็กตรอนซ่ึงกันและกัน หรือ
ใช้อิเล็กตรอนร่วมกันได้ครบ 8 ตัว ทาให้เหลืออิเล็กตรอน 1 ตัว ท่ีไม่สามารถจับตัวกับอะตอมข้างเคียง

อเิ ล็กตรอนอิสระซึ่งจะแสดงประจไุ ฟฟา้ เป็นลบ
สมพร บุญรนิ แผนกวชิ าชา่ งไฟฟา้ กาลงั วทิ ยาลัยเทคนคิ ชลบุรี

6

ดังแสดงในรปู ท่ี 1.3 เรียกอิเลก็ ตรอนตวั นวี้ ่า อิเล็กตรอนอิสระ ซ่ึงจะแสดงประจุไฟฟ้าเปน็ ลบ

Si Si
P

Si Si

รูปที่ 1.3 โครงสร้างอะตอมของสารกึง่ ตัวนาชนดิ N

1.1.2.2 สารกง่ึ ตวั นาชนดิ P (P-Type Semiconductor)
เป็นสารกึง่ ตัวนาไม่บรสิ ทุ ธ์ิท่ไี ด้จากการเติมธาตเุ จือปนท่ีมวี าเลนซ์อิเลก็ ตรอน 3 ตวั เชน่ โบรอน
(B) อินเดยี ม (In) แกลเลียม (Ga) ลงไปในธาตซุ ลิ ิคอนหรอื ธาตุเยอรมันเนียมบริสุทธ์ิ จะทาใหอ้ เิ ลก็ ตรอน
วงนอกสุดของแตล่ ะอะตอมแลกเปล่ียนอเิ ล็กตรอนซึ่งกันและกันหรือใชอ้ ิเล็กตรอนร่วมกันได้ครบ 8 ตัว
ส่วนอะตอมของธาตุเจือปนจะขาดอิเล็กตรอนอีก 1 ตัว เพราะธาตุเจือปนมีอิเล็กตรอนวงนอกสุด 3 ตัว
เรยี กสว่ นทข่ี าดอิเลก็ ตรอนนว้ี า่ โฮล (Hole) ซึ่งจะแสดงประจไุ ฟฟา้ เป็นบวก ดังแสดงในรูปที่ 1.4

Si Si
B

โฮล (Hole) ซง่ึ จะแสดงประจไุ ฟฟ้าเปน็ บวก

Si Si

สมพร บุญรนิ แผนกวชิ าชา่ งไฟฟา้ กาลัง วทิ ยาลัยเทคนคิ ชลบรุ ี

7

รปู ท่ี 1.4 โครงสรา้ งอะตอมของสารกง่ึ ตัวนาชนดิ P

1.2 ไดโอด

ไดโอด (diode) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดสองข้ัวคือข้ัวแอโนด (Anode: A) และขั้ว
แคโทด (Cathode: K) สามารถควบคุมให้กระแสไฟฟ้าให้ไหลผ่านได้ทิศทางเดียว นิยมใช้ในวงจรเรียง
กระแสซงึ่ อยู่ในวงจรแหลง่ จายไฟฟ้ากระแสตรง

1.2.1 โครงสร้างและสัญลกั ษณ์ของไดโอด

ไดโอดเกิดจากการนาสารกงึ่ ตวั นาไม่บรสิ ุทธิช์ นิด N (N-type) และสารกึ่งตวั นาไมบ่ ริสทุ ธช์ิ นดิ
P (P-type) มาต่อกนั ซ่งึ จุดที่สารกึ่งตวั นาทั้งสองสัมผัสกันเรียกว่ารอยต่อ (Junction) โดยขว้ั ของ
ไดโอดทีเ่ ป็นสารกงึ่ ตวั นาไม่บรสิ ุทธิ์ชนิด P เป็นขั้วแอโนด (Anode: A) และ ขวั้ ของไดโอดที่เป็นสารกงึ่
ตวั นาไมบ่ รสิ ทุ ธิ์ชนิด N เปน็ ข้วั แคโทด (Cathode: K) ดงั แสดงในรูปที่ 1.5

สัญลักษณ์จะใชล้ กู ศรแทนขาแอโนดโดยทศิ ทางของลกู ศรเปน็ ทศิ ทางการไหลของกระแส และ
ใช้ขีดแทนขัว้ แคโทด ดังแสดงในรูปท่ี 1.6

แอโนด (Anode: A) PN แคโทด (Cathode: K)

รปู ท่ี 1.5 โครงสรา้ งของไดโอด

แอโนด (A) แคโทด (K)

รูปที่ 1.6 สญั ลกั ษณ์ของไดโอด

1.2.2 หลักการทางานของไดโอด
ไดโอดจะยอมให้กระแสไหลผ่านได้ทางเดียวเท่านั้นกระแสจะไหลย้อนกลับไม่ไดส้ ัญลักษณ์ของ

ไดโอดในอุดมคตจิ ะแสดงเปน็ รปู ลกู ศรโดยจะมที ศิ ทางไหลของกระแสตามลักษณะช้ขี องลกู ศร
1.2.2.1 ไบแอสตรง (Forward Bias)
- มีกระแสไหลผา่ นไดโอด

สมพร บญุ ริน แผนกวิชาช่างไฟฟา้ กาลงั วิทยาลัยเทคนคิ ชลบุรี

8

- ถอื ว่าไดโอดมคี วามต้านทานน้อยมาก
- โดยทั่วไปถอื ว่าไดโอดลัดวงจร

A K AK
IF
E + E + IF
- -

รปู ที่ 1.7 การตอ่ ไดโอดแบบไบแอสตรง (Forward Bias)

1.2.2.2 ไบแอสกลับ(Reverse Bias)
- ไม่มีกระแสไหลผา่ นไดโอด
- ถอื ว่าไดโอดมคี วามต้านทานสูงมาก
- โดยทัว่ ไปถือวา่ ไดโอดเปิดวงจร

KA KA
IR =0
E + IR =0 E +
- -

รปู ที่ 1.8 การตอ่ ไดโอดแบบไบแอสกลับ (Reverse Bias)

สมพร บญุ รนิ แผนกวิชาช่างไฟฟ้ากาลงั วทิ ยาลยั เทคนคิ ชลบรุ ี

9

1.2.3 ลักษณะสมบัติของไดโอด

ไดโอดสามารถแบง่ ชนิดตามสารทใี่ ชผ้ ลติ ได้ 2 ชนดิ คือ
1. ไดโอดชนิดซิลิคอน เช่น ไดโอดเบอร์ 1N4148 1N4001 1N5401 เปน็ ตน้
2. ไดโอดชนดิ เยอรมันเนียม เชน่ ไดโอดเบอร์ 1N34A เปน็ ต้น
ลักษณะของไดโอดเมื่อได้รับการไบแอสตรง (Forward Characteristics) จากรูปท่ี 1.9 กราฟ
ส่วนบนด้านขวาแสดงถึงกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านไดโอด เมื่อไดโอดได้รับการไบแอสตรง ขั้วบวกของ
แหลง่ จ่ายไฟต่อเข้ากบั ขั้วแอโนด และข้วั ลบของแหลง่ จา่ ยไฟต่อเข้ากับขั้วแคโทดของไดโอด จะเห็นได้ว่า
เมื่อแรงดันไบแอสตรงท่ีให้กับไดโอดมีค่าน้อยกว่ากาแพงแรงดันไฟฟ้า ก็จะทาให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหล
ผ่านไดโอด จนกระท่ังแรงดันไบแอสตรงมีขนาดมากกวา่ กาแพงแรงดันภายในของไดโอด ซ่ึงถ้าเป็นของ
ซิลิคอนไดโอดจะประมาณ 0.7 V และถ้าเป็นเยอรมันเนียมไดโอดจะมีค่าประมาณ 0.3 V และเมื่อจ่าย
แรงดันไบแอสตรงมากขึ้น กระแสไฟฟ้าทางตรงท่ีไหลผ่านไดโอดก็จะเพิ่มข้ึนอย่างรวดเร็ว ดังนั้นไดโอด
จงึ อยู่ในสภาวะเปิด (ON) หรอื สวิตชป์ ิดวงจรนั่นเอง

จุดของแรงดันไฟฟ้าท่ีทาให้เส้นกราฟชนั ข้ึนอย่างรวดเร็วน้ีมีช่ือเรียกว่า แรงดัน Knee Voltage
หรืออาจเรียกวา่ แรงดันคัทอิน ซึ่งแรงดันไฟฟ้านี้จะใช้เป็นชื่อเรียกของกาแพงแรงดันไฟฟ้าภายในไดโอด
ได้อีกชื่อหนึ่ง ซึ่งมีค่าเท่ากับ 0.7 V สาหรับซิลิคอนไดโอด จากกราฟในรูปที่ 1.9 จะเห็นว่าถึงแม้
กระแสไฟฟ้าไบแอสตรงจะเปล่ียนแปลงไปมากก็ตาม แต่แรงดันที่ตกคร่อมไดโอดก็ยังอยู่ในระดับที่
เกอื บจะคงท่ี นน่ั คอื ประมาณ 0.7 V สาหรับซิลิคอนไดโอด (Si) 0.3 V สาหรับเยอรมันเนยี มไดโอด (Ge)

ID Ge

Si ID VD

Breakdown Voltage + R

Es -

VD VD

+ ID
-
Es R Ge = 0.3 V , Si = 0.7 V

สมพร บญุ ริน แผนกวิชาชา่ งไฟฟ้ากาลงั วิทยาลยั เทคนคิ ชลบรุ ี

10

รูปที่ 1.9 กราฟลกั ษณะสมบตั ขิ องไดโอด

ลักษณะของไดโอดเม่ือได้รับการไบแอสกลับ (Reverse Characteristics) ส่วนของกราฟ
ส่วนล่างด้านซ้าย แสดงถึงกระแสไฟฟ้าย้อนกลับท่ีไหลผ่านไดโอดเม่ือให้แรงดันไบแอสกลับ จากกราฟ
จะเห็นว่าข้ัวลบของแหล่งจ่ายไฟต่อเข้ากับขั้วแอโนด และขั้วบวกต่อเข้ากับข้ัวแคโทด ดังนั้น เม่ือป้อน
แรงดันไบแอสกลับให้แก่ไดโอดก็จะทาให้กาแพงแรงดันของไดโอดเพ่ิมขึ้นจนกระท่ังมีขนาดเท่ากับ
แรงดนั ของแหลง่ จ่ายไฟภายนอก ซ่งึ ในกรณนี ้กี ระแสไฟฟ้าที่จะไหลผ่านไดโอดจงึ มคี ่าน้อยหรือเกือบเปน็
ศูนย์ ดังน้ัน ไดโอดจึงอยู่ในสภาวะปิด (OFF) หรือสวิตช์เปิดวงจรน่ันเอง กระแสไฟฟ้าย้อนกลับที่ไหล
ผ่านไดโอดมีคา่ นอ้ ยมาก (µA) เน่ืองจากกระแสไฟฟ้าร่วั ไหล (Leakage Current) ที่เกิดข้ึนน้ีมีคา่ น้อยจึง
ไม่นามาพิจารณา แต่ถ้าแรงดันย้อนกลับยังคงเพ่ิมขึ้นจนกระท่ังถึงจุดพัง (Break Down) ของไดโอด ก็
จะทาให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้าเพ่ิมขึ้นอย่างทันทีทันใด ซึ่งแรงดันไฟฟ้าท่ีทาให้เกิดการ
เปลีย่ นแปลงของกระแสไฟฟ้าอยา่ งทันทีทนั ใดน้เี รยี กวา่ แรงดันพงั (Breakdown Voltage)

1.2.4 การดขู ้ัวของไดโอด
โดยปกติแล้วไดโอดถูกออกแบบให้มีรูปลักษณะที่แตกต่างกัน ซ่ึงรูปลักษณะเช่นนี้จะช่วย

ป้องกันไม่ให้ไดโอดเสียหายง่าย สาหรับขนาดของไดโอดจะแสดงถึงอัตราทนกระแสไฟฟ้าท่ีไดโอดยอม
ให้ไหลผา่ นได้ ส่วนแถบคาดสีขาวท่พี มิ พอ์ ยทู่ ขี่ อบด้านใดด้านหนึ่ง จะแสดงถงึ ข้ัวแคโทด ดงั แสดงในรูปท่ี
1.10 สาหรบั ไดโอดขนาดใหญจ่ ะพมิ พส์ ัญลักษณ์ของไดโอดลงบนตวั อปุ กรณเ์ ลย

สมพร บญุ รนิ แผนกวชิ าช่างไฟฟ้ากาลัง วิทยาลยั เทคนคิ ชลบุรี

แถบสขี าวจะอยใู่ นตาแหน่งขัว้ 11
แคโทด (K) ขว้ั แคโทด (K)
ขัว้ แอโนด (A)

รูปที่ 1.10 การดูขว้ั ไดโอด

รูปที่ 1.11 แสดงให้เห็นตัวถังของไดโอดแบบตา่ ง ๆ

1.2.5 การเลือกไดโอดใช้งาน
การที่เราจะนาไดโอดใช้งานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เราจะต้องคานึงถึงอัตราทนกระแสสูงสุด

(Forward maximum current) ทไ่ี ดโอดสามารถทนไดโ้ ดยไม่เกดิ การเสียหายเมื่อไดร้ ับไบแอสตรง และ
ค่าทนแรงดันไบแอสกลับสูงสุดของไดโอด PIV (Peak inverse voltage) หรือ PRV (Peak Reverse

สมพร บุญรนิ แผนกวิชาช่างไฟฟา้ กาลัง วทิ ยาลยั เทคนคิ ชลบุรี

12
Voltage) ที่ไดโอดสามารถทนได้โดยไม่เกิดการเสียหายเม่ือได้รับไบแอสกลับ ซ่ึงเราจะต้องเปิดดูจาก
คมู่ ือของไดโอดเบอรน์ ัน้ ๆ ยกตวั อย่าง ไดโอดเบอร์ 1N4000-1N4007 ดงั รูปที่ 1.12

จากรูปที่ 1.12 คณุ สมบตั ิของไดโอดเบอร์ 1N4001
- คา่ ทนแรงดันไบแอสกลับสูงสดุ ของไดโอดสาหรับไฟฟ้ากระแสตรง 50V สาหรับค่า
Vrms 35V
- อตั ราทนกระแสสูงสดุ 1A
- อัตราทนกระแสสูงสดุ ชั่วขณะเวลา 8ms มคี า่ 30A
- กระแสไบแอสกลับ 5 µA ถงึ 50 µA
- แรงดันไบแอสตรงท่กี ระแส 1A มคี ่าเท่ากบั 1V
- อุณหภูมทิ ่ใี ช้งาน –65 oC ถึง 150 oC
ส่วนเบอร์ 1N4002-1N4007 จะแตกต่างกันที่ค่าทนแรงดันไบแอสกลบั สงู สุดของ

ไดโอด สว่ นค่าอื่น ๆ เหมือนกนั

สมพร บญุ ริน แผนกวิชาช่างไฟฟา้ กาลงั วิทยาลยั เทคนคิ ชลบุรี

13

รูปที่ 1.12 คมู่ ือไดโอดเบอร์ 1N4000-1N4007
ท่มี า : http://www.diodes.com

1.2.6 การวัดและทดสอบไดโอดด้วยมัลตมิ เิ ตอร์
1.2.6.1 การวดั และทดสอบไดโอดด้วยมัลตมิ ิเตอร์แบบแอนะลอก
สมพร บญุ รนิ แผนกวชิ าชา่ งไฟฟ้ากาลงั วทิ ยาลัยเทคนคิ ชลบรุ ี

14

α0

Ω

x10

-+

วัดค่าความต้านทานได้ประมาณ 50-70 Ω

α0

Ω

x10

-+

วัดค่าความตา้ นทานได้ อนิ ฟนิ ิตี (∞)
รปู ท่ี 1.13 การวดั และทดสอบไดโอดดว้ ยมลั ติมเิ ตอรแ์ บบแอนะลอกเม่ือไดโอดปกติ
การวดั และทดสอบไดโอดว่าดหี รือเสียน้ันทาไดโ้ ดยใชม้ ัลติมิเตอรต์ ้งั ย่านวัดคา่ ความตา้ นทาน
Rx10 การวัดการขาดและการ ชอ็ ต ของไดโอด ไดโอดสภาวะปกติจะวัดด้วยโอห์มมเิ ตอรข์ ึ้นครัง้ หนง่ึ
และไมข่ ึน้ คร้ังหนง่ึ ถา้ หากการวัดไดโอดโดยการสลบั สายวดั ทง้ั สองครงั้ เข็มมิเตอร์ข้นึ ชี้ 0 Ω ทงั้ สองครัง้
แสดงว่าไดโอดช็อต ถา้ การวัดไดโอดโดยการสลบั สายวดั ทัง้ สองครัง้ เข็มมเิ ตอร์ไมข่ น้ึ ช้ที อี่ ินฟนิ ิตี (∞) ท้งั
สองครง้ั แสดงว่าไดโอดขาด
การวดั หาขวั้ ของไดโอด ให้ใช้ครั้งท่เี ข็มมิเตอรข์ ึ้น สามารถสรปุ ผล จะไดว้ า่ ขว้ั บวก (สายวดั ลบ)
ภายในแบตเตอร่ีของโอห์มมเิ ตอรว์ ดั ที่ขั้วใด ขัว้ นนั้ คอื ขัว้ แอโนด (A) ขัว้ ลบ (สายวดั บวก) ภายใน
แบตเตอรข่ี องโอหม์ มิเตอรว์ ัดท่ีข้ัวใด ขานนั้ คอื ขว้ั แคโทด (K)
การวดั ลคี (รั่ว) และการเสื่อมของไดโอดจะตั้งย่านวัดของโอหม์ มิเตอรท์ ีย่ า่ น Rx10k และวดั
ไดโอดในสภาวะจา่ ยไบแอสกลับ คือข้ัวลบ (สายวดั บวก) ของแบตเตอร่ีภายในโอห์มมิเตอรว์ ัดทข่ี าแอโนด
(A) ขัว้ บวก (สายวัดลบ) ของแบตเตอร่ีภายในโอห์มมเิ ตอร์วัดขั้วแคโทด (K) ถา้ เข็มมิเตอร์ไมข่ ้นึ ชี้คา่ ที่

สมพร บญุ รนิ แผนกวิชาชา่ งไฟฟา้ กาลงั วทิ ยาลัยเทคนคิ ชลบุรี

15

อินฟินติ ี (∞) แสดงวา่ ไดโอดปกติ แตถ่ ้าเข็มมเิ ตอรข์ ึน้ ไม่วา่ มากหรอื น้อยกต็ าม แสดงวา่ ไดโอดลคี (รั่ว)
หรือเส่อื ม

1.2.6.2 การวดั และทดสอบไดโอดดว้ ยมัลติมิเตอร์แบบดจิ ิตอล
ให้ตั้งย่านวัดไดโอด โดยวัดขั้วท้ังสองของไดโอดด้วยไบแอสตรง คือ ให้ขั้วไฟลบ (มิเตอร์
ดิจิตอล ขั้วไฟลบออกจากข้ัวลบของมิเตอร์) ของมิเตอร์ตอ่ กับแคโทดและขั้วไฟบวกของมิเตอร์ต่อกับขา
แอโนด มิเตอร์จะแสดงค่าแรงดันตกคร่อมรอยต่อของไดโอด (แรงดันคัทอิน) โดยแสดงค่าแรงดัน
0.5-0.7 V ในไดโอดชนิดซลิ คิ อนและแสดงคา่ 0.2-0.4 V ในไดโอดชนิดเยอรมนั เนยี ม

OL 0.60

-+ -+

รปู ที่ 1.14 การวัดและทดสอบไดโอดด้วยมลั ติมิเตอรแ์ บบดจิ ติ อล

สมพร บญุ รนิ แผนกวชิ าชา่ งไฟฟ้ากาลงั วทิ ยาลยั เทคนคิ ชลบุรี

16

สรุป

- สารก่ึงตัวนาคือสารท่ีมีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 4 ตัว ที่นิยมเอามาทาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์คือ
ซิลิคอนและเยอรมันเนียม สารก่ึงตัวนาไม่บริสุทธ์ิมี 2 ชนิดคือ ชนิด P (P-Type Semiconductor)
และชนิด N (N-Type Semiconductor)

- ไดโอดเปน็ อุปกรณส์ ารก่ึงตวั นาที่ไดจ้ าการนาสารก่ึงตัวนาซิลิคอนหรอื เยอรมันเนยี มไม่บริสุทธิ์
ชนิด P และ N มาต่อกัน มีข้ัวใช้งานจานวน 2 ข้ัว คือข้ัวแอโนด (A) และขั้วแคโทด (K) การต่อวงจร
ไดโอดสามารถจัดวงจรได้ 2 แบบ คอื

1. ไบแอสตรง (Forward Bias) การต่อวงจรแบบน้ีจะมีกระแสไหลผ่านไดโอด แรงดันไบแอสตรง
มีขนาดมากกว่ากาแพงแรงดันภายในของไดโอดซ่ึงถ้าเปน็ ของซิลิคอนไดโอดจะมีค่าประมาณ 0.7 V และ
ถา้ เป็นเยอรมนั เนียมไดโอดจะมคี ่าประมาณ 0.3 V

2. ไบแอสกลบั (Reverse Bias) การต่อวงจรแบบนี้จะไม่มกี ระแสไหลผา่ นไดโอด
- การท่ีเราจะนาไดโอดมาใช้งานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ เราจะต้องคานึงถึงอัตราทนกระแส
สูงสุดเมื่อไบแอสตรง และอัตราทนแรงดันไบแอสกลับสูงสุดของไดโอด (PIV) ซ่ึงจะต้องเปิดดูจากคู่มือ
ของไดโอดเบอร์น้ัน ๆ สามารถค้นหาคู่มือของไดโอด (data sheet) ได้จากเว็บ search engine เช่น
www.google.com เปน็ ตน้
- การวัดและทดสอบไดโอดว่าดหี รือเสีย และหาข้ัวของไดโอดน้ันทาไดโ้ ดยใช้มัลตมิ ิเตอร์ต้ังย่าน
วัดค่าความต้านทาน Rx10 ไดโอดสภาวะปกติจะวัดด้วยโอห์มมิเตอร์ขึ้นครั้งหน่ึง ถ้าเข็มมิเตอร์ข้ึนท้ัง 2
คร้ัง แสดงว่าไดโอดเสีย (ไดโอดลัดวงจร) และถ้าเข็มมิเตอร์ไม่ข้ึนท้ัง 2 ครั้ง แสดงว่าไดโอดเสีย (ไดโอด
ขาด)

สมพร บญุ ริน แผนกวิชาชา่ งไฟฟา้ กาลัง วิทยาลัยเทคนคิ ชลบุรี

17

บรรณานกุ รม

นภัทร วจั นเทพนิ ทร์. 2542. คูม่ ือการทดลองอุปกรณ์อเิ ลก็ ทรอนิกส์และวงจร. กรุงเทพฯ :
สกายบ๊กุ ส์ .

บุญสืบ โพธศิ์ รี ; และคณะ. 2550. งานไฟฟ้าและอเิ ล็กทรอนกิ ส์เบอ้ื งตน้ . กรุงเทพมหานคร :
สานกั พมิ พ์ ศนู ยส์ ่งเสรมิ อาชีวะ.

พันธ์ศกั ด์ิ พุฒมิ านติ พงศ์. 2554. อปุ กรณอ์ เิ ล็กทรอนิกสแ์ ละวงจร. กรงุ เทพมหานคร: สานักพมิ พ์
ศนู ย์สง่ เสรมิ อาชีวะ.

มงคล ทองสงคราม. 2540. อเิ ลก็ ทรอนกิ สเ์ บอื้ งตน้ . กรงุ เทพมหานคร: สานักพิมพว์ .ี เจ. พรน้ิ ต้ิง.
วิทยาลยั เทคนคิ นครปฐม. 2542. ปฏบิ ัตอิ ปุ กรณอ์ ิเลก็ ทรอนิกส์และวงจร โครงการจดั ทาต้นแบบ

การเรียนการสอนวชิ าชพี ภาคปฏบิ ตั ิ. นครปฐม: กรมอาชีวศึกษา กระทรวงศกึ ษาธกิ าร.
อดุลย์ กลั ยาแกว้ . 2554. อปุ กรณ์อิเลก็ ทรอนกิ สแ์ ละวงจร. กรงุ เทพมหานคร: สานักพิมพ์ศูนย์
สง่ เสริมอาชีวะ.
บญุ ชยั งามวงศ์วฒั นา. 2558. “The PN Junction Diod,” [ออนไลน์]. เข้าถึงไดจ้ าก:

http://electronics.se-ed.com/contents/137s088/137s088_p04.asp, [สืบคน้ เมือ่ 10
พฤศจิกายน 2558]
Lewis Loflin. 2558. “How Diodes and Rectifiers Operate,” [ออนไลน์]. เขา้ ถงึ ได้จาก:

http://www.bristolwatch.com/ele/diodes.htm, [สืบคน้ เมอ่ื 10 พฤศจิกายน 2558]

สมพร บุญรนิ แผนกวชิ าชา่ งไฟฟา้ กาลัง วทิ ยาลัยเทคนคิ ชลบุรี