รายวิชาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์











Electronic Devices






















































รหัสวิชา 30-107-051-105

คำนำ



หนังสือรายวิชา อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ รหัสวิชา 30-107-051-105 เล่มนี้ เรียบเรียงขึ้นเพอ
ื่
ประกอบการเรียนการสอนแบบอนนไลน์ที่เน้นผู้เรียนเป็นสำคัญตามหลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง

(ปวช.) 2565 ของวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคล อีสาน วิทยาเขตขอนแก่น

เนื้อหาของหนังสือมีด้วยกันทั้งหมด 5 หน่วยการเรียน ประกอบด้วย โครงสร้างอะตอม สารกึ่งตัวนำ

ชนิดพี ชนิดเอ็น และรอยต่อพีเอ็น โครงสร้าง สัญลักษณ์ คุณลักษณะทางไฟฟ้า การอ่านคู่มืออุปกรณ์

้
อิเล็กทรอนิกส์ การแปลความหมายของคุณลักษณะทางไฟฟา พร้อมทั้งแบบทดสอบหลังเรียน และใบงาน
้
เพื่อให้ผู้เรียนได้ฝึกทักษะในสถานการณ์ต่าง ๆ มีทักษะการคิดและแกปัญหา และบูรณาการกับการทำงานตาม
สาขาอาชีพต่าง ๆ ต่อไป


ผู้เรียบเรียงหวังเป็นอย่างยิ่งว่าหนังสือเรียนวิชาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เล่มนี้ จะสามารถให้ความรู้และ

เกิดประโยชน์แก่ผู้สอน ผู้เรียน ตลอดจน ผู้สนใจศึกษาทั่วไปเป็นอย่างดี หากมมีข้อผิดพลาดประการใดผู้เรียบ

เรียง ขอน้อมรับคำติชมเพื่อเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงแก้ไขในโอกาสต่อไป






นายณัฐวุฒิ พันจันทร์

นางสาวณัฐธิรา นนตรี

30-107-051-105 อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 2(1-3-3)

Electronic Devices

วิชาบังคับก่อน : -

เวลาศึกษา 72 ชั่วโมง เรียนตลอด 18 สัปดาห์
ทฤษฎี 1 ชั่วโมงต่อสัปดาห์ ปฏิบัติ 3 ชั่วโมงต่อสัปดาห์ และนักศึกษาต้องใช้เวลา

ศึกษาค้นคว้านอกเวลาเรียน 3 ชั่วโมงต่อสัปดาห์

คำอธิบายรายวิชา โครงสร้างอะตอม สารกึ่งตัวนำชนิดพี ชนิดเอ็น และรอยต่อพีเอ็น โครงสร้าง

สัญลักษณ์ คุณลักษณะทางไฟฟ้า การอ่านคู่มืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การแปล

ความหมายของคุณลักษณะทางไฟฟ้า
จุดมุ่งหมายรายวิชา 1. เข้าใจเกี่ยวกับหลักการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

2. มีทักษะในการประกอบ วัดและทดสอบคุณลักษณะทางไฟฟ้าของอุปกรณ์

อิเล็กทรอนิกส์

3. มีเจตคติที่ดีต่อวิชาชีพ มีกิจนิสัยในการค้นคว้าเพิ่มเติม ปฏิบัติงานด้วยความ

ละเอียด รอบคอบ คำนึงถึงความถูกต้องและปลอดภัย

ผลลัพธ์การเรียนรู้ระดับรายวิชา (CLOs) เมื่อสิ้นสุดการเรียนการสอนแล้วนักศึกษาสามารถ (CLOs)
CLO 1 แสดงความรู้เกี่ยวกับการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

CLO 2 วัดและทดสอบคุณลักษณะทางไฟฟ้าของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

สารบัญ



หน้า


หน่วยที่ 1 ความรู้เบื่องต้นของสารกึ่งตัวนำและไดโอด 1

1.1 สารกึ่งตัวนำและอะตอม 3

1.2 ไดโอด 9
1.3 การประยุกต์ใช้งานใดโอด 18

แบบทดสอบหลังเรียนหน่วยที่ 1 26

ใบงานที่ 1 26

ใบงานที่ 2 26

ใบงานที่ 3 26

หน่วยที่ 2 ทรานซิสเตอร์ 27

2.1 ทรานซิสเตอร์ 28
2.2 การไบแอสทรานซิสเตอร์ 34

แบบทดสอบหลังเรียนหน่วยที่ 2 45

ใบงานที่ 4 45

ใบงานที่ 5 45

ใบงานที่ 6 45
หน่วยที่ 3 เฟต 46

3.1 เจเฟต 48

3.2 มอสเฟต 64

แบบทดสอบหลังเรียนหน่วยที่ 3 89

ใบงานที่ 7 89

ใบงานที่ 8 89

ใบงานที่ 9 89
หน่วยที่ 4 อุปกรณ์ไทริสเตอร์ 90

4.1 เอสซีอาร์ 92

4.2 ไตรแอค 104

4.3 ไดแอค 116

4.4 ยูเจที 122

แบบทดสอบหลังเรียนหน่วยที่ 4 129

ใบงานที่ 10 129

ใบงานที่ 11 129

หน่วยที่ 5 ไอซ 130
ี
5.1 ไอซี 555 132

5.2 ไอซีเร็กกูเลเตอร์ 140

5.3 ออปแอมป์ (Operational Amplifiers,Op-Amp) 147

แบบทดสอบหลังเรียนหน่วยที่ 5 154

ใบงานที่ 12 154
ใบงานที่ 13 154

ใบงานที่ 14 154

บรรณานุกรม 155

หน่วยที่ 1

ความรู้เบื่องต้นของสารกึ่งตัวนำและไดโอด



หัวข้อเรื่อง

1.1 สารกึ่งตัวนำและอะตอม

1.1.1คุณสมบัติของตัวนำ ฉนวน สารกึ่งตัวนำ

1.1.2 โครงสร้างอะตอม

1.1.3 การโดปสาร

1.1.4 สารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์

ี
1.1.5 รอยต่อพ-เอ็น
1.2 ไดโอด

1.2.1 โครงสร้าง และสัญลักษณ์ของไดโอด

1.2.2 ไดโอดในอุดมคติ และในทางปฏิบัติ

1.2.3 การไบอัสไดโอด

1.2.4 ชนิดของไดโอด และเบอร์ไดโอด
1.2.5 การตรวจสอบไดโอดด้วยโอห์มมิเตอร์

1.3 การประยุกต์ใช้งานใดโอด

1.3.1 วงจรเรียงกระแส

1.3.2 วงจรตัดสัญญาณ

1.3.3 วงจรตัดระดับสัญญาณ

1.3.4 วงจรทวีแรงดัน



แนวคิดสำคัญ


อิเล็กทรอนิกส์ (Electronics) เป็นศาสตร์หรือวิชาที่ว่าด้วยการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนในสารกึ่งตัวนำ

หรือในสุญญากาศ โดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Device) จะทำหน้าที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของ

อิเล็กตรอน สำหรับในหน่วยการเรียนนี้ จะกล่าวถึงอะตอมโครงสร้างของอะตอมการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน

สารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ การโคปสารเพื่อให้ได้สารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์ รอยต่อพีเอ็นและการให้ไบแอสและผลที่
เกิดขึ้นจากการให้ไบแอส ซึ่งเป็นพื้นฐานในการเรียนรู้รายวิชาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวงจร

2


สมรรถนะย่อย

แสดงความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับสารกึ่งตัวนำ



จุดประสงค์รายวิชา
1. อธิบายความแตกต่างระหว่างตัวนำสารกึ่งตัวนำและฉนวนได้ถูกต้อง

2. จำแนกประเภทของสสารได้ถูกต้อง

3. เขียนโครงสร้างของอะตอมได้ถูกต้อง

4. อธิบายโครงสร้างของอะตอมได้ถูกต้อง

5. อธิบายหลักการโดปสารได้ถูกต้อง
6. อธิบายคุณสมบัติของสารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์ได้ถูกต้อง

7. อธิบายคุณสมบัติของรอยต่อพี่เอ็นเมื่อได้รับไบแอสได้ถูกต้อง



บทนำ

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ เช่น ไดโอด ซีเนอร์ไดโอด ทรานซิสเตอร์ เฟต วงจรรวม และอื่น ๆ ล้วน

มี โครงสร้างที่ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำแทบทั้งสิ้น ดังนั้น การศึกษาในวิชาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวงจรนี้
นักศึกษาจะต้องมีความรู้ความเข้าใจโครงสร้างและการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และในเบื้องต้นมี

ความจำเป็นจะต้องเรียนรู้และทำความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างของอะตอม วัสดุสารกึ่งตัวนำ ซึ่งเป็นพื้นฐานใน

การทำความเข้าใจการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ และเพื่อนำไปใช้งานในโอกาสต่อไปตัวอย่าง

ของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แสดงดังรูปที่ 1.1


















(ก) ไดโอด (ข) ไดโอดบริดจ์

3


















(ค) ไดโอดเปล่งแสง (ง) ไดโอดเปล่งแสงแบบ 7 ส่วน และแบบจุด



















(จ) ทรานซิสเตอร์ (ฉ) วงจรรวม


รูปที่ 1.1 อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดต่างๆ



จากรูปที่ 1.1 แสดงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ประกอบด้วยไดโอดไดโอดบริดจ์ไดโอดเปล่งแสง

ั
ทรานซิสเตอร์เฟตวงจรรวมหรือที่เรียกว่าไอซีอุปกรณ์บางชนิดอาจจะมีรูปร่างและตัวถังที่คล้ายคลึงกนดังนั้นใน
การนำไปใช้งานจึงต้องศึกษาโครงสร้างสัญลักษณ์ที่ปรากฏในวงจรหลักการทำงานกราฟลักษณะสมบัติ

รายละเอียดจากคู่มือผู้ผลิตและการนำไปใช้งานในวงจรต่าง ๆ เพื่อใช้ประโยชน์ในการซ่อมอุปกรณ์

เครื่องใช้ไฟฟ้าต่าง ๆ รวมทั้งเป็นพื้นฐานการศึกษาในระดับที่สูงขึ้นต่อไป


1.1 สารกึ่งตัวนำและอะตอม

สารกึ่งตัวนำ คือ สารที่มีสภาพระหว่างตัวนำ กับฉนวน นำไปใช้ในการสร้างอุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์

ต่างๆ เช่น ไดโอด ทรานซิสเตอร์ ฯลฯ การค้นพบสารกึ่งตัวนำ นับเป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ จนอาจกล่าวได้ว่า

เป็นการปฏิวัติอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เลยทีเดียว
อะตอม คือ เป็นหน่วยพื้นฐานของสสาร ที่ประกอบไปด้วยส่วนของนิวเคลียสที่หนาแน่นมากตรงจุด

ศูนย์กลางล้อมรอบด้วยกลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ นิวเคลียสมีประจุบวกประกอบด้วยอนุภาค

4


้
โปรตอนที่มีประจุบวก และนิวตรอนซึ่งเป็นกลางทางไฟฟา อิเล็กตรอนของอะตอมถูกดึงดูดให้อยู่กับนิวเคลียส
ด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า



1.1.1 คุณสมบัติของตัวนำ ฉนวน สารกึ่งตัวนำ
สสารที่มีอยู่ในโลกนี้มีมากมายหลายชนิด หากแบ่งสสารนั้นตามสถานะ จะแบ่งสสารออกได้ 3 สถานะ

คือ ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส แต่ถ้าแบ่งสสารตามคุณสมบัติทางไฟฟ้า จะแบ่งออกได้ 3 ชนิดเช่นกัน

กล่าวคือ

ตัวนำ (Conductor) คือ สสาร วัตถุ วัสดุ หรือ อุปกรณ์ที่สามารถยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ง่าย

หรือวัตถุที่มีความต้านทานต่ำ ได้แก่ ทองแดง อลูมิเนียม ทอง และเงิน ซึ่งเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ดีที่สุด แต่ในสายไฟ
ทั่วไปจะใช้ทองแดงเป็นตัวนำ เพราะตัวนำที่ทำจากจะเงินมีราคาแพง

ฉนวน (Insulator) คือ สสาร วัตถุ วัสดุ หรือ อุปกรณ์ที่ไม่สามารถยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไปได้

หรือ ต้านการไหลของกระแสไฟฟ้าไม่ให้ผ่านไปได้ ได้แก่ ไม้แห้ง พลาสติก, ยาง, แก้ว และกระดาษแห้ง เป็น

ต้น

สารกึ่งตัวนำ (semiconductor) คือ วัสดุที่มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าอยู่ระหว่างตัวนำและฉนวน

เป็นวัสดุที่ใช้ทำอปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มักมีตัวประกอบของ germanium, selenium, silicon วัสดุเนื้อแข็ง
ุ
ผลึกพวกหนึ่งที่มีสมบัติเป็นตัวนำ หรือสื่อไฟฟ้าก้ำกึ่งระหว่างโลหะกับอโลหะหรือฉนวน ความเป็นตัวนำไฟฟ้า

ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ และสิ่งไม่บริสุทธิ์ที่มีเจือปนอยู่ในวัสดุพวกนี้ ซึ่งอาจเป็นธาตุหรือสารประกอบก็มี เช่น ธาตุ

เจอร์เมเนียม ซิลิคอน ซีลีเนียม และตะกั่วเทลลูไรด์ เป็นต้น วัสดุกึ่งตัวนำพวกนี้มีความต้านทานไฟฟ้าลดลงเมื่อ

อุณหภูมิสูงขึ้น ซึ่งเป็นลักษณะตรงข้ามกับโลหะทั้งปวง



1.1.2 โครงสร้างอะตอม
อะตอม (Atom) คืออนุภาคที่เล็กที่สุดของธาตุ ไม่สามารถแบ่งแยกลงไปได้อีก ซึ่งยังบ่งบอกความ

เป็นคุณสมบัติของธาตุนั้นอยู่ เช่น อะตอมของทองแดง อะตอมของซิลิกอน เป็นต้น

5


1.1.2.1 โครงสร้างของสสาร (Structure of Mater)

สสารประกอบด้วยธาตุและสารประกอบต่าง ๆ ซึ่งสามารถเขียนเป็นแผนผังดังรูปที่ 1.1
























รูปที่ 1.1 โครงสร้างของสสาร



สสารหรือธาตุมีมากมายหลายชนิด ในที่นี้จะยกตัวอย่างส่วนที่เกี่ยวข้องกับการนำมาใช้ผลิตสารกึ่ง

ตัวนำ ดังตารางที่ 1.1

ตารางที่ 1.1 ธาตุที่เกี่ยวข้องกับการผลิตสารกึ่งตัวนำ

อิเล็กตรอนวงนอกสุด กลุ่ม 3 กลุ่ม 4 กลุ่ม5 กลุ่ม 6
โบรอน คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน
L 5 6 7 8
B C N O

อะลูมิเนียม ซิลิกอน ฟอสฟอรัส กำมะถัน
M 13 14 15 16

AI Si P S
แกลเลียม เจอร์เมเนียม สารหนู ซิลิเนียม
N 31 32 33 34
Ga Ge As Se

อินเดียม ดีบุก พลวง เทลลูเรียม
O 49 50 51 52
In Sn Sb Te

6


จากตารางที่ 1.1 ประกอบด้วยธาตุที่อยู่ในกลุ่ม 3, 4, 5 และ 6 ยกตัวอย่างเช่นโบรอน 5 B มี

ความหมายดังนี้

B โบรอน คือ ชื่อธาตุ

5 คือ เลขอะตอม (Atomic Number)
B คือ อักษรย่อแทนโบรอน (Boron)



1.1.3 การโดปสาร

การโดปสาร (Doping) คือการเติมสารเจือปน (Impurity) ลงไปในสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์เพอให้
ื่
สภาพความนำไฟฟ้าดีขึ้น และสามารถนำไปใช้งานได้ ตัวอย่างของสารเจือปนคือ ธาตุที่อยู่ในกลุ่มที่ 3 ได้แก่
โบรอน อะลูมิเนียม แกลเลียม และธาตุที่อยู่ในกลุ่มที่ 5 ได้แก่ ฟอสฟอรัส สารหนู และพลวง



1.1.4 สารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์

1.1.4.1 ขนิดเอ็น (N-Type) สารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์ชนิดเอ็น เกิดจากการเติมสารเจือปนที่อยู่ในกลุ่มที่

5 ได้แก่ ฟอสฟอรัส สารหนูและพลวง โดยมีลักษณะแสดงดังรูปที่ 1.3





























รูปที่ 1.3 การเติมพลวงลงในซิลิกอน



จากรูปที่ 1.3 การเติมพลวงลงในสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ ผลที่เกิดจากการโควาเลนทำให้อิเล็กตรอน

รวมตัวกับอะตอมข้างเคียงมีอิเล็กตรอนเกินมา 1 ตัว ซึ่งเรียกอิเล็กตรอนนี้ว่า อิเล็กตรอนอิสระ (Free

Electron) ดังนั้น หากให้พลังงานภายนอก เช่น ป้อนแรงดันไฟฟ้า จะทำให้อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ซึ่งเกิด

กระแสไฟฟ้าไหลในสารกึ่งตัวนำได้

7


1.1.4.2 ชนิดพี (P-Type) สารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์ชนิดที่เกิดจากการเติมสารเจือปนที่อยู่ในกลุ่มที่ 3

ได้แก่ โบรอนอะลูมิเนียมและแกลเลียมโดยมีลักษณะแสดงดังรูปที่ 1.4





























รูปที่ 1.4 การเติมโบรอนลงในซิลิกอน


จากรูปที่ 1.4 การเติมสารโบรอนลงในสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ ผลที่เกิดจากการโควาเลนซ์ทำให้

อิเล็กตรอนรวมตัวกับอะตอมข้างเคียงโดยอิเล็กตรอนขาด 1 ตัวเกิดเป็นช่องว่างที่เรียกว่า โฮล (Hole)

1.1.4.3 พาหะข้างมาก (Majority Carriers) และพาหะข้างน้อย (Minority Carrier)

พาหะข้างมากในสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น คือ อิเล็กตรอนอิสระ (Free Electron) มีสภาพทาง ไฟฟาเป็น
้
ลบ และมีพาหะข้างน้อยคือ โฮล และเรียกว่า อะตอมผู้ให้ (Donor lons)

8


1.1.5 รอยต่อพี-เอ็น

เมื่อนำสารกึ่งตัวนำชนิดพี และสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นมาต่อกันจะเรียกว่า รอยต่อพีเอ็น (PN Junction)

โดยมีลักษณะดังรูปที่ 1.5
























รูปที่ 1.5 รอยต่อพีเอ็น

จากรูปที่ 1.5 จะเกิดการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระในสารกึ่งตัวนำชนิดเย็นที่อยู่ใกล้บริเวณรอยต่อ

และเคลื่อนที่ข้ามรอยต่อมารวมกับโฮลในสารกึ่งตัวนำชนิดพี ทำให้อิเล็กตรอนอิสระและโฮลที่บริเวณรอยต่อ

หายไปเรียกว่าบริเวณปลอดพาหะ (Depletion Region) ดังรูปที่ 1.6





































รูปที่ 1.6 การเกิดบริเวณปลอดพาหะ

9


เมื่อเกิดบริเวณปลอดพาหะที่รอยต่อ จะทำให้อะตอมสารกึ่งตัวนำที่บริเวณใกล้รอยต่อสูญเสียความ

เป็นกลางทางไฟฟ้า โดยสารกึ่งตัวนำชนิดพีจะได้รับอิเล็กตรอนเพิ่มขึ้นทำให้โฮลหายไปและอะตอมของสารกึ่ง

ตัวนำชนิดเอ็นจะสูญเสียอิเล็กตรอนอิสระไป ดังนั้น จะพบว่าอะตอมของสารกึ่งตัวนำทั้งสองสูญเสียความ

สมดุลทางไฟฟ้า นั่นคือ อะตอมในสารกึ่งตัวนำชนิดที่จะมีประจุลบ ทำให้อะตอมของสารกึ่งตัวนำชนิดพีที่
รอยต่อแสดงอำนาจประจุไฟฟ้าเป็นลบ และอะตอม อะตอมของสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นมีประจุบวกมากกว่า

ประจุลบทำให้อะตอมของสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นบริเวณรอยต่อแสดงอำนาจประจุไฟฟ้าบวก เป็นผลทำให้เกิด

ความต่างศักย์ขึ้นระหว่างอะตอมของสารกึ่งตัวนำชนิดพี และชนิดเย็นที่บริเวณรอยต่อ เรียกว่า แนวขวางกั้น

ศักย์ (Potential Hill) หรืออาจเรียกว่า Potential Barrier


1.2 ไดโอด

1.2.1 โครงสร้างและสัญลักษณ์ไดโอด

โครงสร้างของไดโอดประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นและสารกึ่งตัวนำชนิดพีที่ได้กล่าวมาแล้วใน

หน่วยที่ 1 โดยโครงสร้างของไดโอดแสดงดังรูปที่ 1.7















รูปที่ 1.7 โครงสร้างละสัญลักษณ์ของไดโอด


จากรูปที่ 1.7 แสดงโครงสร้างของไดโอด ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิดพีและสารกึ่งตัวนำชนิดเอน
็
มีสองขั้วคือ ขั้วแอโนด (Anode: A) และขั้วแคโทด (Cathode: K) เนื่องจากได้โอดเป็นอุปกรณ์ที่ยอมให้กระแส

ไหลผ่านได้ในทิศทางเดียว ดังนั้น สัญลักษณ์ของไดโอด ขั้วแอโนดจะแทนด้วยหัวลูกศรซึ่งหมายถึงทิศทางการ

ไหลของกระแส



1.2.2 ไดโอดในอุดมคติ และไดโอดในทางปฏิบัติ
ไดโอดในอุดมคติ คือ ไอโอดที่สมมติขึ้น เพื่อจำลองการทำงานของไดโอดและเพื่อให้เข้าใจในการ

ทำงาน ของไดโอดมากยิ่งขึ้น โดยจะเปรียบเสมือนไดโอดเป็นสวิตช์ตัวหนึ่ง ลักษณะไดโอดในอุดมคติ แสดงดัง

รูปที่ 2.2

10





















รูปที่ 1.8 ไดโอดในอุดมคติ


จากรูปที่ 1.8 เมื่อไดโอดได้รับไบแอสตรง (Forward Bias) กล่าวคือ ศักย์ไฟฟ้าที่แอโนดสูงกว่าแคโทด

เปรียบเสมือนไดโอดลัดวงจร (Short Circuit) หรือสวิตช์ปิดวงจร (Close Switch) ซึ่งจะมีกระแสไหลผ่านตัว

ไดโอด และถ้าไดโอดได้รับไบแอสกลับ (Reverse Bias) หรือสวิตช์เปิดวงจร (Open Switch) เปรียบเสมือน

ไดโอดเปิดวงจร (Open Circuit) กระแสจะไม่สามารถไหลผ่านไดโอดได้ดังนั้นหากนำไปเขียนกราฟไดโอดใน

อุดมคติโดยให้กระแสไหลผ่านไดโอด คือ แกนตั้งแทนด้วย I และแรงดันตกคร่อมไดโอด คือ แกนนอนแทน
D
ด้วย V ดังรูปที่ 2.2 ในกรณีไดโอดในอุดมคติจะสมมติให้ไดโอดไม่มีค่าความต้านทาน หมายถึงไม่มีแรงดันตก
D
คร่อมตัวไดโอด



ไดโอดในทางปฏิบัติ (Practical Diode) จะแตกต่างจากไดโอดในอุดมคติ กล่าวคือ ไดโอดในทาง

ปฏิบัตินั้นจะมีการแพร่กระจายของพาหะส่วนน้อยหรือพาหะข้างน้อยที่บริเวณรอยต่ออยู่จำนวนหนึ่ง และ

ไดโอดในทางปฏิบัติไดโอดจะมีค่าความต้านทานค่า ๆ หนึ่ง ดังนั้น ถ้าให้ไบแอสตรง ไดโอดในทางปฏิบัติจะ
เกิดแรงดันตกคร่อมไดโอดค่าหนึ่ง ซึ่งเรียกว่า แรงดันเสมือน โดยเจอร์เมเนียมไดโอดจะมีค่าแรงดันเสมือน

ประมาณ 0.3 V และซิลิกอนไดโอดจะมีแรงดันเสมือนประมาณ 0.7 V และจะใช้ค่าแรงดันเสมือนนี้ในการ

ี
คำนวณเกี่ยวกับไดโอดในโอกาสต่อไป ดังนั้น ขณะที่ยังไม่มการไบแอสไดโอดจะเปรียบเสมือนค่าความต่างศักย์
ภายใน (Built in Potential) รอยต่อพีเอ็นขณะยังไม่มีการให้ไบแอสลักษณะดังรูปที่ 2.3

11





















รูปที่ 1.9 รอยต่อพีเอ็นขณะยังไม่ไบแอส



ถ้าต้องการให้ไดโอดในทางปฏิบัตินำกระแสนั้น สามารถทำได้โดยการจ่ายแรงดันไฟฟ้าค่า ๆ หนึ่งซึ่ง

จะต้องมีค่ามากกว่าแรงดันเสมือน ให้ตกคร่อมไดโอด โดยที่แรงดันเสมือนอาจเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า แรงดันใน
การเปิด (Turn on Voltage: V ) โดยที่ค่า V ของไดโอด คือ
T
T
เจอร์เมเนียมไดโอด V = 0.3 V
T
ซิลิกอนไดโอด V = 0.7 V
T


1.2.3 การไบแอสไดโอด
การไบแอสไดโอด คือ การป้อนแรงดันให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพอให้ไดโอดทำงานตามที่ต้องการ
ื่
แบ่งออกเป็น 2 ลักษณะคือ การไบแอสตรง (Forward Bias) และการไบแอสกลับ (Reverse Bias) โดยการ

ไบแอสแต่ละแบบสามารถอธิบายได้ดังนี้

การไบแอสตรง

การไบแอสตรง หมายถึง ศักย์ที่แอโนดสูงกว่าแคโทด หรือที่เข้าใจง่าย ๆ คือ ขั้วบวกของ

แหล่งจ่ายป้อนให้กับแอโนด และขั้วลบของแหล่งจ่ายป้อนให้กับแคโทด โดยการไบแอสตรงแสดงดังรูปที่ 1.10




















รูปที่ 1.10 การไบแอสตรงไดโอด

12




จากรูปที่ 1.10 เมื่อจ่ายไบแอสตรงไดโอด ผลที่เกิดขึ้นคือ บริเวณปลอดพาหะจะแคบมาก กล่าวคือ ค่า

ความต้านทานของไดโอดจะต่ำลง ดังนั้น กระแสจึงไหลผ่านไดโอดได้ และแรงดันตกคร่อมไดโอดจะมีค่าต่ำ

ประมาณ 0.7 V
หากนำกระแสที่ไหลผ่านไดโอด และแรงดันที่ตกคร่อมไดโอดไปเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ของ

กระแสและแรงดันจะได้กราฟดังรูปที่ 1.11




































รูปที่ 1.11 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างกระแสและแรงดันเมื่อไดโอดได้รับไบแอสตรง



กราฟ I คือ กระแสที่ไหลผ่านไดโอด
F
V คือ แรงดันที่ตกคร่อมไอโอด
F

13


การไบแอสกลับ

การไบแอสกลับ หมายถึง การที่ขั้วแอโนดของไดโอดได้รับศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่าขั้วแคโทด กรณีนี้

จะทำให้บริเวณปลอดพาหะขยายกว้างขึ้น ลักษณะการไบแอสกลับแสดงดังรูปที่ 1.12













รูปที่ 1.12 การไบแอสกลับไดโอด



จากรูปที่ 1.12 การไบแอสกลับไดโอด เนื่องจากจะมีพาหะข้างน้อยแพร่กระจายตรงบริเวณรอยต่ออยู่

จำนวนหนึ่ง ทำให้มีกระแสจำนวนหนึ่งไหลผ่านไดโอดได้ ซึ่งปริมาณกระแสนี้มีค่าน้อยมาก ซึ่งการวัดมีหน่วยได้
เป็น µA และเรียกกระแสนี้ว่า กระแสรั่วไหล (Leakage Current)

เมื่อเพิ่มแรงดันไบแอสกลับมากขึ้นเรื่อย ๆ ปริมาณกระแสรั่วไหลจะเพิ่มมากขึ้นเช่นกัน จนถึงจุดที่

ไดโอดนำกระแสเพิ่มมากขึ้นถึงจุด ๆ หนึ่ง เรียกว่า กระแสอิ่มตัวย้อนกลับ (Reverse Saturation Current :

I ) โดยแรงดันไฟฟ้าที่จุดนี้เรียกว่า แรงดันพังทลาย (Breakdown Voltage) กราฟแสดงความสัมพันธ์ขณะ
S
ไบแอสกลับไดโอดแสดงดังรูปที่ 1.13




















รูปที่ 1.13 กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่ากระแสและแรงดันขณะไบแอสกลับไดโอด


จากรูปที่ 1.13 ถ้าจ่ายแรงดันไบแอสกลับสูงขึ้นจนถึงจุดสูงสุดที่ไดโอดสามารถทนได้ จะเรียกแรงดันที่

จุดนี้ว่า แรงดันพังทลายซีเนอร์ (Zener Breakdown Voltage: V ) และถ้าแรงดันไบแอสกลับสูงกว่า V จะ
Z
Z
เกิดความร้อนสะสมขึ้นที่รอยต่อพีเอ็นของไดโอดมากขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งจะส่งผลให้ไดโอดได้รับความเสียหายได้

14


โดยเรียกแรงดันที่ทำให้ไดโอดเสียหายนี้ว่า แรงดันพังทลายอวาลานซ์ (Avalance Breakdown Voltage) ซึ่ง

แรงดันที่กล่าวมาทั้งหมดนั้น ไดโอดแต่ละเบอร์จะมีค่าแรงดันแตกต่างกัน ปกติการนำไดโอดไปใช้งานจะใช้

ในกรณีของการไบแอสตรงเท่านั้น โดยจะต้องทราบพิกัดแรงดันและกระแสต่าง ๆ ก่อนการนำไปใช้งานเสมอ

เพื่อป้องกันไม่ให้ไดโอดได้รับความเสียหายได้ กราฟลักษณะสมบัติของไดโอดแสดงดังรูปที่ 1.14









































รูปที่ 1.14 กราฟลักษณะสมบัติของไดโอด



1.2.4 ชนิดของไดโอด และเบอร์ไดโอด

การนำไดโอดไปใช้งานจำเป็นต้องเข้าใจคุณลักษณะทางไฟฟ้าของไดโอด เพื่อเป็นการป้องกันไม่ให้
ไดโอดได้รับความเสียหาย โดยจะต้องมีความเข้าใจในเบื้องต้นดังนี้







ชนิดของไดโอด

ไดโอดแบ่งออกได้หลายประเภทดังนี้
1. แบบที่ใช้งานทั่วไป (General Purpose) ส่วนใหญ่เป็นซิลิกอนไดโอด สามารถทนแรงดัน

15


และกระแสได้สูง เป็นไดโอดใช้กับความถี่ต่ำ คือ ความถี่ไม่เกิน 1 KHz แรงดัน 50-1,000 V ตัวอย่างเบอร์

ไดโอดที่ใช้งานบ่อยในวงจรเรียงกระแส เช่น 1N4001-1N4007 และ 1N5401-1N5408 เป็นต้น

2. แบบฟื้นตัวเร็ว (Fast Recovery) เป็นไดโอดที่มีคุณสมบัติเหมือนกับแบบแรก แต่เป็นไดโอดที่

นำไปใช้งานที่ความถี่สูงกว่า 250 KHz แรงดัน 50-600 V
3. แบบเร็วยิ่ง (Ultra Fast) เป็นไดโอด ที่นำไปใช้ในวงจรสวิตชิ่งทำงานได้ที่ความถี่สูงประมาณ 10

MHz แรงดัน 200-1,500 V

4. แบบซอตต์กี (Schottky Diode) เป็นไดโอดชนิดพิเศษนำไปใช้ในวงจรสวิตชิ่งข้อดี คือ แรงดันตก

คร่อมขณะไบแอสตรงมีค่าประมาณ 0.4 V ใช้กับความถี่สูง 250 kHz-5 MHz


เบอร์ไดโอด

การกำหนดเบอร์ไดโอดโดยทั่วไปจะขึ้นต้นด้วย 1N และตัวเลขเรียงลำดับไป ยกตัวอย่าง เช่น

1N60, 1N4148, 1N4001 และ 1N5408 เป็นต้น โดยไดโอดแต่ละเบอร์มีคุณลักษณะทางไฟฟ้าแตกต่างกัน

สามารถดูจากคู่มือการใช้งานหรือรายละเอียดทางเทคนิค ซึ่งกำหนดมาจากบริษัทผู้ผลิตไดโอด ตัวอย่าง

เบอร์ไดโอดแสดงดังตารางที่ 1.2


ตารางที่ 1.2 เบอร์ไดโอดและพิกัดทางไฟฟ้าสูงสุด

Maximum Rating (T = 25 °C unless otherwise noted)
A
Parameter Symbol 1N 1N 1N 1N 1N 1N 1N Unit
4001 4002 4003 4004 4005 4006 4007

Maximum Repetitive Peak V 50 100 200 400 600 800 1000 V
RRM
Reverse Voltage

Maximum RMS Voltage V 35 70 140 280 420 560 700 V
RMS

Maximum DC Blocking V 50 100 200 400 600 800 1000 V
DC
Voltage

Maximum Average Forward I (AV) 1.0 A
F
Rectifier



การแปลความหมายไดโอด
จากตารางที่ 1.2 พิกัดทางไฟฟ้าสูงสุด (Maximum Rating) ซึ่งทดสอบที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส

โดยพิกัดทางไฟฟ้าที่จำเป็นต้องทราบ พออธิบายได้ดังนี้คือ

16


1. แรงดันไบแอสกลับสูงสุด (Maximum Repetitive Peak Reverse Voltage: V ) คือ แรงดัน
RRM
ไบแอสกลับสูงสุดที่ไดโอดสามารถทนได้ โดยแสดงเป็นแรงดันพีคสูงสุด เช่น เบอร์ 1N4001 เท่ากับ 50 V

และเบอร์ 1N4007 เท่ากับ 1,000 V เป็นต้น ค่าแรงดันไบแอสกลับสูงสุด ในบางครั้งเรียกว่า แรงดันย้อนกลับ

พีค (Peak Inverse Voltage: PV)
2. แรงดันที่ใช้งานจริงสูงสุด (Maximum RMS Voltage: V ) คือ แรงดันสูงสุด ที่ไดโอด
RMS
สามารถทนได้ เป็นค่าแรงดันที่ใช้งานจริง ซึ่งสามารถวัดได้ด้วยเอซี่โวลต์มิเตอร์ เช่นเบอร์ 1N4001 เท่ากับ

35 V และเบอร์ 1N4007 เท่ากับ 700 V เป็นต้น

3. แรงดันไฟตรงสูงสุด (Maximum DC Blocking Voltage: V ) คือ แรงดันสูงสุดที่ไดโอด
DC
สามารถทนได้ โดยเป็นแรงดันเฉลี่ยวัดได้โดยใช้ดีซีโวลต์มิเตอร์ เช่น เบอร์ 1N4001 เท่ากับ 50 V และเบอร์
1N4007 เท่ากับ 1,000 V เป็นต้น

4. กระแสไบแอสตรงสูงสุด ( Maximum Average Forward Rectifier Current: I ) คือ
F
กระแสสูงสุดที่ไหลผ่านไดโอดโดยที่ไดโอดสามารถทนได้ โดยเป็นกระแสเฉลี่ยวัดได้โดยใช้ดีซีแอมมิเตอร์ จาก

ตารางที่ 2.1 ไดโอดทุกเบอร์ตั้งแต่เบอร์ 1N4001 ถึงเบอร์ 1N4007 ทนกระแสได้เท่ากับ 1 A

นอกจากพิกัดทางไฟฟ้าที่กล่าวมาในข้างต้นแล้ว ยังมีรายละเอียดอื่น ๆ อีกซึ่งสามารถศึกษา

เพิ่มเติมจากรายละเอียดทางเทคนิคต่าง ๆ จาก บริษัทผู้ผลิต ดังนั้น ในการนำไดโอดไปใช้งานอย่างน้อยจะต้อง
ทราบกระแส I และแรงดัน PIV เพื่อป้องกันความเสียหายไม่ให้เกิดขึ้นกับตัวไดโอด
F


1.2.5 ตรวจสอบไดโอดด้วยโอห์มมิเตอร์

ลักษณะของไดโอดเมื่อดูจากรูปร่างภายนอกของโดโอด ซึ่งจะทราบตำแหน่งขั้วของไดโอด และเบอร์

ไดโอดที่พิมพ์ไว้บนตัวถังของไดโอด แต่ก็มีไดโอดบางตัวที่มีขนาดเล็กไม่สามารถพิมพ์เบอร์ไดโอดที่ตัวถังได้

ทั้งหมด แต่อาจจะพิมพ์แค่รหัสไดโอด ลักษณะรูปร่างของโดโอด แสดงดังรูปที่ 1.15














รูปที่ 1.15 ลักษณะรูปร่างของโดโอด



จากรูปที่ 1.15 จุดสังเกตบนตัวถังไดโอดจะเป็นสีเทาคาดดำ หมายถึง ขั้วแคโทด แต่ถ้าไดโอดใช้งานใน

วงจร ตำแหน่งจุดสังเกตอาจจะลบ จนสังเกตไม่ได้ วิธีการทราบตำแหน่งขั้วสามารถวัดได้โดยใช้โอห์มมิเตอร์

17


การตรวจสอบไดโอด มีจุดประสงค์เพื่อต้องการทราบขั้วไดโอดหรือนิยมเรียกว่า ขาไดโอดสำหรับ

ไดโอดที่มีรูปร่างดังรูปที่ 1.15 สามารถทราบตำแหน่งขั้วจากรูปร่างภายนอก และถ้าต้องการทราบว่าไดโอด

ตัวนั้น สามารถใช้งานได้หรือไม่นั้น ทำได้โดยใช้เครื่องวัดไฟฟ้าที่หาได้ง่ายและสะดวกที่สุดสำหรับการ

ตรวจสอบไดโอดคือ แอนะลอกมัลติมิเตอร์หรือมัลติมิเตอร์แบบเข็มชี้ การใช้โอห์มมิเตอร์มีรายละเอียดดังนี้
1.2.5.1 การวัดหาขั้วไดโอด

ถ้าจุดสังเกตบนตัวถังของไดโอดดังรูปที่ 2.9 ไม่สามารถบอกตำแหน่งขั้วได้ การตรวจสอบหาขั้วไดโอด

ั
ทำได้โดยใช้แอนะลอกมลติมิเตอร์คือตั้งย่านวัด Rx1 วัดขั้วไดโอดแล้วอ่านค่าความต้านทานที่ได้ และสลับสาย
วัดอีกครั้งหนึ่ง สามารถสรุปตำแหน่งขั้วของไดโอดคือ ถ้าไดโอดได้รับไบแอสตรง จะอ่านค่า ความต้านทานได้

ประมาณ 5-10 โอห์ม สายวัดสีดำซึ่งจ่ายไฟบวกจากแบตเตอรี่ภายในมิเตอร์ ณ ตำแหน่ง สายวัดนี้สัมผัสอยู่
กับขั้วไดโอดแล้วอ่านค่าได้ 5-10 โอห์ม ขั้วไดโอดนี้ คือแอโนด นั่นหมายถึง อีกขั้วหนึ่งคือแคโทด การตรวจสอบ

ให้มั่นใจว่าไดโอดสามารถใช้งานได้คือ ตั้งย่านวัด RX1Ok วัดขั้วไดโอดแบบไบแอสกลับและอ่านค่าได้เท่ากับ ∞

โอห์ม สรุปได้ว่า ไดโอดดี สามารถนำไปใช้งานได้

1.2.5.2 การตรวจสอบอาการเสียของไดโอด

อาการเสียที่เกิดขึ้นกับไดโอดแบ่งออกเป็น 3 ลักษณะคือ

1. ไดโอดลัดวงจร กรณีไดโอดลัดวงจร คือ ตั้งย่านวัด Rx1 วัดขั้วไดโอดแล้วอ่านค่าความ
ต้านทานได้เท่ากับศูนย์โอห์ม และสลับสายวัดอีกครั้งหนึ่งอ่านค่าความต้านทานได้ศูนย์โอห์ม สรุปได้ว่าไดโอด

ตัวนี้ลัดวงจร

2. ไดโอดขาด กรณีไดโอดขาด คือตั้ง ย่านวัด Rx10k วัดขั้วไดโอดทั้งสองครั้ง แล้วอ่านค่า

ความต้านทานได้เท่ากับ ∞ โอห์มทั้งสองครั้ง สามารถสรุปได้ว่าไดโอดขาด

3. ไดโอดรั่ว สามารถตรวจสอบได้ โดยถ้าไดโอดตัวนั้นรั่วไหลที่แรงดันไฟฟ้าต่ำ ๆ ซึ่ง

้
สามารถทำได้โดยการจ่ายไบแอสกลับหรือวัดโดยใช้ย่านวัด Rx10k ซึ่งปกติเข็มจะต้องชี้ที่ ∞ โอห์ม แต่ถาเข็มชี้
ค่าแม้แต่นิดเดียว ก็สามารถสรุปได้ว่า ไดโอดตัวนั้นเสียในลักษณะรั่ว แต่ถ้าไดโอดตัวนั้นเกิดรั่วไหลที่

แรงดันไฟฟ้าสูง ๆ การวัดด้วยวิธีข้างต้นอาจจะไม่ได้ผล และไม่สามารถสรุปอาการเสียที่ชัดเจนได้ ดังนั้น

การตรวจสอบอาการรั่วเป็นเพียงวิธีการขั้นพื้นฐานเท่านั้น

18


1.3 การประยุกต์ใช้งานใดโอด

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ภายในเครื่องรับวิทยุ เครื่องรับโทรทัศน์ เครื่องเสียง ส่วนใหญ่จะใช้

แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเลี้ยงวงจร โดยแรงดันที่ได้เกิดจากการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีคุณสมบัติ

ในการเปลี่ยนกระแสไฟสลับเป็นไฟกระแสตรง เรียกว่า ไดโอด ดังนั้นในหน่วยการเรียนนี้จะกล่าวถึง การใช้
ไดโอดในวงจรเรียงกระแส และการนำไดโอดไปใช้งานในวงจรตัดสัญญาณ วงจรปรับแต่งสัญญาณ และวงจรทวี

แรงดัน การนำไดโอดไปประยุกต์ใช้งาน มีรายละเอียดดังนี้



1.3.1 วงจรเรียงกระแส

วงจรเรียงกระแส (Rectifier Circuit) คือวงจรที่ทำหน้าที่เปลี่ยนสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับหรือไฟเอซี
ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรงหรือไฟดีซี วงจรเรียงกระแสแบ่งตามลักษณะของรูปคลื่นเอาต์พุตได้ 2 แบบ

ใหญ่ ๆ คือวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น (Half Wave Rectifier) และวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่น (Full Wave

Rectifier) โดยที่วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นมีการจัดวงจรออกเป็น 2 แบบย่อย ๆ คือวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่น

แบบบริดจ์โดยใช้ไดโอดจํานวน 4 ตัวและวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบที่ใช้ไดโอด 2 ตัวซึ่งหม้อแปลงที่ใช้ต้อง

มีขั้วต่อกลางที่ขดทุติยภูมิ โดยมีรายละเอียดเบื้องต้นดังนี้

1.3.1.1 วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น (Half Wave Rectifier)










รูปที่ 1.16 วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น


จากวงจรรูปที่ 1.16 การทำงานของวงจร เพื่อให้ง่ายจะสมมติให้ไดโอดไม่มีค่าความต้านทาน เรียกว่า

้
ไดโอดในอุดมคติ เมื่อมีสัญญาณไซน์ซีกบวก (หรือช่วง 0- ) เข้ามาที่ตัวไดโอด ที่แอโนดได้รับศักย์ไฟฟาสูงกว่า
แคโทด หรือไดโอดได้รับใบแอสตรง จะมีกระแสไหลผ่านไดโอด ดังนั้น แรงดันที่เอาต์พุต V มีค่าเท่ากับ V
m
o
ต่อมาสัญญาณไซน์ซีกลบ (ช่วง - 2 ) ไดโอดได้รับใบแอสกลับ จะไม่มีกระแสไหลผ่านไดโอด ดังนั้นแรงดัน

ที่เอาต์พุตเท่ากับศูนย์



การหาค่าเฉลี่ย หาได้จากสมการ คือ


Vm
แรงดันไฟเฉลี่ยหาได้จาก V = V = =0.318 V = 0.45V
av
dc
m


19


Im
กระแสไฟเฉลี่ยหาได้จาก I = I = = 0.318 I = 0.45 I
av
dc
m
rms

กรณีที่คิดแรงดันตกคร่อมไดโอด (V) จะได้
V ≅ 0.318 (V - V )
dc
K
m
โดยที่


V = 0.7 V สำหรับซิลิกอนไดโอด
K

ค่าแรงดันย้อนกลับพีค (Peak Inverse Voltage: PIV หรือ Peak Reverse Voltage: PRV)
ค่าแรงดันย้อนกลับพีค เป็นพิกัดแรงดันไฟฟ้าที่มีความสำคัญต่อการออกแบบวงจรเรียงกระแส ซึ่งจะ

ช่วยให้การเลือกใช้งานไดโอดอย่างปลอดภัย พิจารณาจาก

PIV ≥ V สำหรับวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น


ตัวอย่างที่ 3.1 จากวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นดังรูปที่ 1.17 จงหาคำนวณหาแรงดันไฟตรง (V ) และ
DC
เขียนรูปคลื่นอินพุตและเอาต์พุต



















รูปที่ 1.17 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

วิธีทำ

Vm
แรงดันไฟเฉลี่ยหาได้จาก V = V = =0.318 V = 0.45V
m
dc
av

Im
กระแสไฟเฉลี่ยหาได้จาก I = I = = 0.318 I = 0.45 I
dc
m
av
rms


ข้อควรทราบ
1. วัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ขดทุติยภูมิ (V) เท่ากับ 6 V วัดโดยใช้เอซีโวลติมิเตอร์
i
rms
2. วัดแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับที่ขุดทุติยภูมิ (V) เท่ากับ 8.4856 V วัดโดยใช้ออสซิลโลสโคป
P
i
3. วัดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง (V ) หรือ V เท่ากับ 2.7 V วัดโดยใช้ดีซีโวลต์มิเตอร์
av
dc

20





V(V) V (V)
0
i


V V V
m
m
AV
0 ω 0 ω
π 2π 3π π 2π 3π







รูปที่ 1.18 รูปคลื่นอินพุตและเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น


คำนวณหา V หรือ VP
m
V = V × √2= 6V × 1.414 = 8.485 V
rms
m
P
หรือ V = 16.97 V
m
P-P
คำนวณหา V หรือ V
dc
av
Vm
V = V = = 0.318 × 8.485 V = 2.698 V ตอบ
av
dc
π
หรือ
V = 0.45 V = 0.45 × 6V = 2.7V ตอบ
rms
dc


V(V) V (V)
i
0

+8.485 +8.485
V V V = 2.7 V
m
m
AV
0 ω 0 ω
π 2π 3π π 2π 3π
-V
m
-8.485





รูปที่ 1.19 รูปคลื่นอินพุตและเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น

21


1.3.1.2 วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่น (Full Wave Rectifier)

วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นใช้หม้อแปลงมีขั้วต่อกลางที่ขดทุติยภูมิ แบบใช้ไดโอด2 ตัว







AC

input




รูปที่ 1.20 วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นใช้หม้อแปลงมีขั้วต่อกลางที่ขดทุติยภูมิ แบบใช้ไดโอด2 ตัว


จากวงจรรูปที่ 1.20 ซึ่งก่อนอื่นต้องเข้าใจก่อนว่าที่ขดทุติยภูมิของหม้อแปลง สัญญาณไฟเอซีจะมีเฟส

ตรงข้ามกันเสมอ กล่าวคือ ถ้าขาด้านบน (V ) เป็นสัญญาณซีกบวก ดังนั้น บอด้านล่าง (V ) จะต้องเป็นซีกลบ
i1
i2
การทำงานของวงจรพออธิบายได้ดังนี้ คือ เมื่อสัญญาณซีกบวกเข้ามาไดโอด D จะได้รับไบแอสตรง ทำให้มี
1
กระแสไหลผ่าน ดังนั้น แรงดันที่เอาต์พุต V มีค่าเท่ากับ V ซึ่งเกิดจากการทำงานของ D
1
m
o
ต่อมาเมื่อสัญญาณกลับเข้ามาที่ไดโอด D จะได้รับไบแอสตรง ทำให้มีกระแสไหลผ่าน ดังนั้น แรงดันที่
2
เอาต์พุต V มีค่าเท่ากบ V ซึ่งเกิดจากการทำงานของ D ดังนั้น จึงกล่าวได้ว่าใน 1 ไซเกิลไดโอด D และ D 2
ั
m
2
1
o
จะทำงานสลับกัน

1.3.1.2 วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์ ด้วยไดโอด 4 ตัว










รูปที่ 1.21 วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์ ด้วยไดโอด 4 ตัว


จากรูปที่ 1.21 การทำงานของวงจรนี้จะเหมือนกันกับแบบแรก ต่างกันที่ไดโอด 2 ตัว จะทำงานพร้อม
กัน ข้อดีของวงจรนี้คือ ไม่จำเป็นต้องใช้หม้อแปลงแบบมีขั้วต่อกลางที่ขดทุติยภูมิ

1.3.2 วงจรตัดสัญญาณ

วงจรตัดสัญญาณ (Clipper Circuit) เป็นวงจรที่ทำหน้าที่ตัดสัญญาณอินพุตบางส่วนที่ไม่ต้องการ

ออกไป เพื่อให้ได้ขนาดของสัญญาณเอาต์พุตตามที่ต้องการ โดยที่สัญญาณเอาต์พุตที่ได้เกิดจากผลรวม หรือ

22


ผลต่างของสัญญาณอินพุตกับแหล่งจ่ายอ้างอิง วงจรตัดสัญญาณแบ่งออกเป็น 2 แบบคือ แบบอนุกรม และ

แบบขนาน แต่ละแบบพอสรุปได้ ดังนี้

1.3.2.1 วงจรตัดสัญญาณแบบอนุกรม (Series Clipper Circuit)

วงจรตัดสัญญาณแบบอนุกรม คือวงจรที่ต่อไดโอดอนุกรมกับโหลดซึ่งมีลักษณะเหมือนกับวงจรเรียง
กระแสครึ่งคลื่นลักษณะการต่อวงจรตัดสัญญาณแบบอนุกรมแสดงดังรูปที่ 1.22




V V
o
i
V + + V

0 t V R V t
i
o
-V
- -


ื่
รูปที่ 1.22 วงจรตัดสัญญาณแบบอนุกรมเมอป้อนอินพุตรูปคลื่นสี่เหลี่ยม







V V
o
i
V + + V

0 t V R V t
o
i
-V
- -




รูปที่ 1.23 วงจรตัดสัญญาณแบบอนุกรมเมื่อป้อนอินพุตรูปคลื่นสามเหลี่ยม


จากรูปที่ 1.22 และรูปที่ 1.23 การทำงาน คือ เมื่อมีสัญญาณอินพุตกบวกเข้ามาไดโอดจะได้รับไบแอส

ตรง ซึ่งจะนำกระแส และเมื่อสัญญาณซีกลบผ่านเข้ามาไดโอดได้รับไบแอสกลับซึ่ง จะไม่นำกระแส สัญญาณที่

เอาต์พุตเท่ากับศูนย์ ในการอธิบายจะสมมติให้ไดโอดเป็นไดโอดอุดมคติ ดังนั้น สัญญาณเอาต์พุตที่ได้จะมี

สัญญาณซีกบวกเท่านั้นจะผ่านไปที่เอาต์พุต

23


1.3.2.2 วงจรตัดสัญญาณแบบขนาน (Parallel Clipper Circuit)

วงจรตัดสัญญาณแบบขนานคือวงจรที่ไดโอดต่อขนานกับจุดเอาต์พุตลักษณะการจัดวงจรตัดสัญญาณ

แบบขนานแสดงดังรูปที่ 1.24




V + + V
o
i
V R V
i
V o
0 t 0 t
-V - - -V


รูปที่ 1.24 วงจรตัดสัญญาณแบบขนานเมื่อป้อนอินพุตรูปคลื่นสี่เหลี่ยม



วงจรตัดสัญญาณเมอมีแหล่งจ่ายแรงดันอ้างอิงต่อร่วมวงจร ดังนั้น สัญญาณเอาต์พต จะต้องพิจารณา
ื่
ุ
ระดับแรงดันที่ต่อและอยู่ และสัญญาณอินพุตที่ป้อนเข้าสู่วงจร


1.3.3 วงจรปรับระดับสัญญาณ

วงจรปรับระดับสัญญาณ (Clamper Circuit) คือ วงจรที่ทำหน้าที่นำเอาแรงดันไฟตรงไปผสมเข้ากับ

สัญญาณไฟสลับ เพื่อทำให้ได้สัญญาณเอาต์พุตตามต้องการ ลักษณะของวงจรปรับระดับสัญญาณ แสดงดังรูป

ที่ 1.25



+ +
V V
i R o
- -



ี่
รูปที่ 1.25 วงจรปรับระดับสัญญาณทมีคลื่นไซน์เป็นอินพุต

จากรูปที่ 1.25 ป้อนคลื่นไซน์ขนาด 40 V โดยวงจรประกอบด้วยไดโอดและแหล่งจ่ายแรงดันขนาด
P-P
10 V ดังนั้น สัญญาณเอาต์พุต จะยกระดับรูปคลื่นไซน์ซีกบวกเท่ากับ +30 V และสัญญาณคลื่นไซน์ซีกลบ

เท่ากับ -10 V

การประยุกต์ใช้งานวงจรปรับระดับสัญญาณ เช่น ในเครื่องรับโทรทัศน์เพื่อตั้งระดับแสงให้กับจอภาพ

เนื่องจากสัญญาณภาพที่ส่งมาจากเครื่องส่งโทรทัศน์จะประกอบด้วยสัญญาณภาพและสัญญาณควบคุม แต่

เนื่องจากการแสดงผลที่จอภาพจะต้องให้แสดงผลเพียงสัญญาณภาพเพียงอย่างเดียว โดยการตั้งระดับสัญญาณ

24


ตั้งแต่ระดับดำ (Black Level) ไปถึงระดับขาว (White Level) หากสัญญาณต่ำกว่าระดับ เช่น สัญญาณลบ

เส้นสะบัดกลับหรือสัญญาณซิงโครไนซ์ซึ่งควบคุมการสแกน ซึ่งเป็นสัญญาณที่ไม่ต้องการให้ไปปรากฏที่จอภาพ

จึงอาศัยการทำงานของวงจรปรับระดับสัญญาณ

1.3.4 วงจรทวีแรงดัน
วงจรทวีแรงดัน (Voltage Multiplier) คือ วงจรที่สามารถกำเนิดแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงขนาดแรงดัน

ได้สูงขึ้น แต่จ่ายกระแสไฟฟ้าได้ค่าต่ำ ๆ โดยใช้ไดโอดและตัวเก็บประจุเพื่อทำให้แรงดันอินพุตของวงจรสูงขึ้น

หลายเท่าตัวโดยนำไปใช้งานลักษณะต่าง ๆ เช่น ในวงจรสร้างแรงดันไฟสูงในเครื่องรับโทรทัศน์เครื่องกรอง

อากาศบริสุทธิ์ (Lonizer) ไม้ตียุง เป็นต้น

1.3.4.1 วงจรทวีแรงดัน 2 เท่า (Voltage Doublers)
วงจรทวีแรงดัน 2 เท่าโดยทั่วไปแบ่งออกได้ 2 โดยแต่ละแบบมีรายละเอียดดังนี้ 1. วงจรทวีแรงดัน 2

เท่าแบบครึ่งคลื่น และ 2. วงจรทวีแรงดัน 2 เท่าแบบเต็มคลื่น

1.3.4.2 วงจรทวีแรงดัน 3 เท่า (Voltage Triple)

วงจรทวีแรงดัน 3 เท่าโดยทั่วไปแบ่งออกได้ 2 แบบคือแบบครึ่งคลื่นและแบบเต็มคลื่นโดยวงจรทวี

แรงดัน 3 เท่าแบบครึ่งคลื่นมีรายละเอียดดังนี้ (ส่วนวงจรทวีแรงดัน 3 เท่าแบบเต็มคลื่นจะไม่ขอกล่าว

รายละเอียดในที่นี้วงจรทวีแรงดัน 3 เท่าแบบครึ่งคลื่น
1.3.4.3 วงจรทวีแรงดัน 4 เท่า (Voltage Quadrupler) ดังรูปที่ 1.26


















+ -


Voltage Quadrupler
Vout = 4 Vin



รูปที่ 1.26 วงจรทวีแรงดัน 4 เท่า

25


จากรูปที่ 1.26 สามารถหาแรงดันเอาต์พุตเท่ากับ V = 4V
o
in
การนำวงจรทวีแรงดันไปประยุกต์ใช้งาน ได้แก่ วงจรสร้างแรงดันไฟสูงในเครื่องรับโทรทัศน์เครื่อง

กรองอากาศบริสุทธิ์ (Lonizer) วงจรไม้ตียุง เป็นต้น

26


คิวอาร์โค้ด

















แบบทดสอบหลังเรียนหน่วยที่ 1



















ใบงานที่ 1 ใบงานที่ 2 ใบงานที่ 3





















วีดีโอประกอบการเรียน

หน่วยที่ 2


ทรานซิสเตอร์


หัวข้อเรื่อง

2.1 ทรานซิสเตอร์

2.1.1 โครงสร้าง และสัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์

2.1.2 คุณสมบัติของทรานซิสเตอร์

2.1.3 ชนิดของทรานซิสเตอร์ และเบอร์ทรานซิสเตอร์

2.1.4 การตรวจสอบทรานซิสเตอร์ตัวต้านทาน
2.2 การไบแอสทรานซิสเตอร์

2.2.1 สภาวะแอ็กทฟ
ี
2.2.2 สภาวะอิ่มตัว

2.2.3 สภาวะคัตออฟ

2.2.4 วงจรขยายสัญญาณพื้นฐานได้ 3 แบบ
แนวคิดสำคัญ


ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่ใช้ในการขยายหรือสลับสัญญาณอิเล็กทรอนิกส์และพลังงาน

ไฟฟ้า ทรานซิสเตอร์เป็นส่วนหนึ่งของการสร้างพื้นฐานความทันสมัยของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ประกอบด้วย

วัสดุเซมิคอนดักเตอร์โดยปกติจะมีขั้วอย่างน้อยสามขั้วสำหรับเชื่อมต่อกับวงจรภายนอก แรงดันไฟฟ้าหรือ

ปัจจุบันนำไปใช้กับขั้วของทรานซิสเตอร์คู่หนึ่งควบคุมกระแสผ่านขั้วคู่อื่น เนื่องจากกำลังควบคุม (เอาต์พุต)

อาจสูงกว่ากำลังควบคุม (อินพุต) ทรานซิสเตอร์จึงสามารถขยายสัญญาณได้ วันนี้ทรานซิสเตอร์บางส่วนจะ
บรรจุเป็นรายบุคคล แต่อื่น ๆ อีกมากมายที่พบฝังอยู่ในแผงวงจรไฟฟ้า


สมรรถนะย่อย

แสดงความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของทรานซิสเตอร์ได้


จุดประสงค์รายวิชา

1. เขียนโครงสร้างของทรานซิสเตอร์ได้

2. อธิบายชนิดของทรานซิสเตอร์และโครงสร้างภานอกได้
3. อธิบายหลักการทำงานพื้นฐานของทรานซิสเตอร์ได้

4. อธิบายการทดสอบทรานซิสเตอร์ได้

28


บทนำ

ทรานซิสเตอร์ (Transistor) เป็นอุปกรณ์ที่พัฒนาจากไดโอด ซึ่งคุณสมบัติของทรานซิสเตอร์นั้น

หมายถึงสามารถนำไปใช้งานในด้านขยายสัญญาณ ให้มีขนาดใหญ่ขึ้นนั่นเอง โดยการป้อนสัญญาณที่มีขนาด

เล็กให้ทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์ก็จะนำกระแสได้มากที่สามารถทำให้เกิดสัญญาณขนาดใหญ่ทางขาออกได้
สบายๆ และทรานซิสเตอร์ยังเป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่สามารถทำหน้าที่ ขยายสัญญาณไฟฟ้า เปิด/ปิด

สัญญาณไฟฟ้า คงค่าแรงดันไฟฟ้า หรือกล้ำสัญญาณไฟฟ้า (modulate) เป็นต้นการทำงานของทรานซิสเตอร์

เปรียบได้กับวาล์วที่ถูกควบคุมด้วยสัญญาณไฟฟาขาเข้า เพื่อปรับขนาดกระแสไฟฟ้าขาออกที่มาจากแหล่งจ่าย
้
แรงดัน


2.1 ทรานซิสเตอร์

รูปร่างของทรานซิสเตอร์มีหลายรูปแบบ เรามักจะเรียกว่าตัวถัง ซึ่งแต่ละแบบก็มีชื่อเรียกต่างกัน
ออกไป และถ้าทรานซิสเตอร์มีขนาดใหญ่ แสดงว่าทรานซิสเตอร์นั้นสามารถนำกระแส หรือมีกำลังมากนั้นเอง

โครงสร้างภายในของทรานซิสเตอร์นั้นจะประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำ P และ N มาต่อกัน 3 ตัว และมีรอยต่อ 2

รอยต่อมีขา 3 ขา ยื้นมาจากสารกึ่งตัวนำนั้นๆ โดยจะเเบ่งชนิดทรานซิสเตอร์ตาโครงสร้างพื้นฐานในการทำงาน

ี่
ของทรานซิสเตอร์คือ ทรานซิสเตอร์จะทำงานได้ ต่อเมื่อมีกระแสไหลเข้ามาทขา B เท่านั้น หากไม่มีกระแสไหล
เข้ามา ทรานซิสเตอร์จะไม่ทำงาน



















รูปที่ 2.1 ทรานซิสเตอร์





2.1.1 โครงสร้าง และสัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์สามารถเเบ่งตามโครงสร้างได้ 2 ประเภทคอ
ื
1. ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN

2. ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP

29


















โครงสร้างทรานซิสเตอร์ชนิด NPN สัญลักษณ์ซิสเตอร์ชนิด NPN
(ก) ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN




















โครงสร้างทรานซิสเตอร์ชนิด PNP สัญลักษณ์ซิสเตอร์ชนิด PNP

(ข) ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP

รูปที่ 2.2 โครงสร้าง และสัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN และ PNP


ุ่
**โครงสร้างแบบ NPN สังเกตว่าสัญลักษณ์ทรานซิสเตอร์หัวลูกศรจะพงออก
**โครงสร้างแบบ PNP สังเกตว่าสัญลักษณ์ทรานซิสเตอร์หัวลูกศรจะพุ่งเข้า

ทรานซิสเตอร์มีขาต่อใช้งานทั้งหมดสามขา คือ ขาคอลเล็กเตอร์(C), ขาอิมิตเตอร์(E), ขาเบส(B) และ

การนำไปใช้งานเราต้องจัดไฟให้

ทรานซิสเตอร์ทำงาน เรียกว่า การไบแอส(Bias)


2.1.2 คุณสมบัติของทรานซิสเตอร์

สัญญาณเข้าระหว่างขา E กับขา B

สัญญาณออกระหว่างขา C กับขา B

สัญญาณอินพุตเอาต์พุตมีเฟสเหมือนกัน (In phase)

อินพุตอิมพแดนซ์ต่ำ เนื่องจากที่รอยต่อระหว่างขา B –E ไฟจ่ายแบบไบแอสตรง
ี

30


เอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูงเนื่องจากที่รอยต่อระหว่างขา B –C ไฟจ่ายแบบไบแอสกลับ

ุ
อัตราการขยายกระแสหาได้จาก อัตราส่วนระหว่างกระแสเอาต์พต ( IC ) หารด้วยกระแสอินพุต ( IB )


อัตราการขยายแรงดันสูง (500 – 1,500)
AV = อัตราการขยายแรงดัน

ุ
VOUT = แรงดันเอาต์พต
VIN = แรงดันอินพุต



ี
นิยมใช้ในวงจรอาร์เอฟแอมป์ เนื่องจากอินพุตอมพแดนซ์ของวงจรต่ำทำให้แมทชิง (Matching
ิ
ี
Impedance) กับสายอากาศซึ่งมีอมพแดนซ์ต่ำเช่นเดียวกัน
ิ
















(ก) วงจรไบแอสทรานซิสเตอร์ ชนิด NPN

















(ข) วงจรไบแอสทรานซิสเตอร์ ชนิด PNP

รูปที่ 2.3 วงจรไบแอสทรานซิสเตอร์ ชนิด NPN และชนิด NPN

31


2.1.3 ชนิดของทรานซิสเตอร์ และเบอร์ทรานซิสเตอร์

ชนิดของทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอร์สามารถเเบ่งตามโครงสร้างได้ 2 ประเภทคือ

1. ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN

2. ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP
์
ั
ทรานซิสเตอร์มาตรฐานมีสองชนิดคือ NPN และ PNP ซึ่งมีสัญลักษณที่แตกต่างกัน ตัวอกษร
แสดงถึงชั้นของวัสดุกึ่งตัวนำที่ใช้ทำทรานซิสเตอร์ ปัจจุบันทรานซิสเตอร์ที่ใช้ส่วนใหญ่เป็นชนิด NPN เนื่องจาก

ทำง่ายจากวัสดุซิลิคอน ดังนั้นหน้านี้ส่วนมากจึงกล่าวถึงทรานซิสเตอร์ชนิด NPN และหากเราเป็นมือใหม่

สำหรับอิเล็กทรอนิกส์ เป็นการดีที่จะเริ่มต้นด้วยการเรียนรู้ ถึงการใช้ทรานซิสเตอร์ก่อน


เบอร์ทรานซิสเตอร์

ก่อนอื่นต้องรู้ว่าทรานซิสเตอร์ตัวที่จะแทนมีแดมป์หรือไม่มี แดมป์ก็คือมีไดโอดต่อระหว่างขา C,E ของ

ทรานซิสเตอร์ เมื่อรู้แล้วก็เลือกจาก กระแสที่ใช้ของตัวเก่าเทียบกับตัวใหม่ โดยกระแสควรเท่าเดิมหรือมาก

กว่าเดิมยิ่งดี ไม่ควรต่ำกว่า ส่วนกำลังวัตต์ก็ เช่นกันมากได้ ไม่ควรน้อยกว่า


















รูปที่ 2.4 ทรานซิสเตอร์



การเลือก Transistor สำหรับวงจรหนึ่ง ตัวแปรหลัก ๆ ก็จะมี กระแส แรงดัน ความถี่โดย กระแส จะ

มีผลมากที่สุด หากเป็นวงจรทั่วไป เช่น ขับ Relay ขยายสัญญาณเสียง ทำเป็นสวิทซ์ ก็ใช้ transistor

เบอร์ทั่วไปได้ (general purpose) เช่น BC549 BC559 2SC458 2N2219

แต่หากเป็นงานกระแสสูง เช่น ขับมอเตอร์ ขับ Heater ภาค Regulator ภาค Output ของ
Power amp. ก็ต้องใช้ Power transistor ครับเช่น BD139 BD140 2N3055 MJ2955 MJ15003

MJ15004

สุดท้าย หากเป็นงานความถี่สูง ก็จะต้องเลือก transistor ความถี่สูง (RF transistor) ก็จะมีเพียง

ไม่กี่เบอร์ โดยแยกย่อยลงไปอีกว่าเป็นงานขยายสัญญาณภาค front endงานภาค IF หรือ งานภาค RF

Output เช่น เบอร์ตระกูล BU หรือ ตระกูล VRF MRF

32


ตารางที่ 2.1 เบอร์ของทรานซิสเตอร์และค่าทางไฟฟ้า

เบอร์ VCBo VCEo IC/A W แตมป์เปอร์ หมายเหตุ/ รูปร่าง

TC25* เบอร์แทน

2SC2522 120 120 12 120 -





2SC2979 900 800 3 40 -





2SC3459 1100 800 4.5 90 -





2SC3552 1100 800 12 150 -





2SC3795 800 500 5 40 -





2SC4123 1500 800 7 60 -





2SC4429 1100 800 8 60 -





2SC4584 1200 800 6 65 -





2SC4769 1500 800 7 60 -





หมายเหตุ

33


บางงานที่เป็นความถี่สูง แต่ก็ใช้ transistor แบบ general purpose ได้ เช่น ไมค์ลอย ก็ใช้ transistor เบอร์

ธรรมดาอย่าง BC547 , 2SC458 , 2N2222

2.1.4 การตรวจสอบทรานซิสเตอร์ตัวต้านทาน

การทดสอบทรานซิสเตอร์ด้วยโอหมมิเตอร์
์
ความผิดพลาดที่เกิดจากทรานซิสเตอร์ที่พบเสมอคือ การจัดวงจร และการเปิดวงจรระหว่างรอยต่อ

ของสารกึ่งตัวนำของทรานซิสเตอร์ ถ้าให้ไบแอสกลับแก่อิมิตเตอร์ไดโอดและคอลเลคเตอร์ไดโอดของ

ทรานซิสเตอร์ ความต้านทานจะมีค่าสูง แต่ถ้าความต้านทานมีค่าต่ำให้สันนิษฐานว่ารอยต่อระหว่างขาของ

ทรานซิสเตอร์เกิดลัดวงจร ในทำนองเดียวกันถ้าไบแอสตรงแล้ววัดค่าความต้านทานได้สูงก็ให้สันนิษฐานว่า

รอยต่อระหว่างขาเกิดลัดวงจร
การทดสอบเพื่อหาตำแหน่งขาทรานซิสเตอร์

ในการพิสูจน์หาตำแหน่งของทรานซิสเตอร์ โดยการสังเกตดูว่า ขาใดอยู่ใกล้กับขอบเดือยเป็นขา E ขา

ที่อยู่ตรงข้ามเป็นขา C ส่วนตำแหน่งกลางคือขา B

การทดสอบหาชนิดของทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP

1. เลือกขาตำแหน่งกลาง แล้วสมมุติให้เป็นขาเบส จากนั้นนำสายวัด ( - ) ของโอห์มมิเตอร์มาแตะที่

ขาเบส ส่วนสายวัด ( + ) ให้นำมาแตะกับสองขาที่เหลือ
่
2. ถ้าความต้านทานที่อานได้จากการแตะขาทั้งสองมีค่าต่ำ สรุปได้ทันทีว่า ขาที่ตำแหน่งกลางเป็นขา
เบส และทรานซิสเตอร์ที่ทำการวัดนี้เป็นชนิด PNP

3. สำหรับขาอิมิตเตอร์ คือ ขาที่อยู่ใกล้ตำแหน่งเดือย และขาที่เหลือคือขาคอลเลคเตอร์นั่นเอง

4. ถ้าความต้านทานที่อานได้มีค่าสูงให้สลับสายวัด
่
5. ถ้าความต้านทานที่อานได้จากการแตะขาทั้งสองมีค่าต่ำ สรุปได้ทันที ขาตำแหน่งกลางคือขาเบส
่
และเป็นทรานซิสเตอร์ชนิด NPN
6. ถ้าหากว่าความต้านทานต่ำไม่ปรากฏในทั้งสองกรณี ให้เปลี่ยนเลือกขาอื่นเป็นขาเบส แล้วทำตาม

ขั้นตอนเดิม

การตรวจว่าทรานซิสเตอร์ดีหรือเสีย

จากคุณสมบัติของทรานซิสเตอร์ที่ว่าเมื่อมีกระแสเบสเพียงเล็กน้อย จะทำให้เกิดกระแสจำนวนมาก

ไหลผ่านขาคอลเล็กเตอร์ เราจึงสามารถนำมาใช้ตรวจสอบทรานซิสเตอร์ว่าดีหรือเสียได้ ดังนี้
ก่อนอื่นต้องทราบก่อนว่า ทรานซิสเตอร์เป็นประเภทอะไร และขาไหนเป็นขาอะไร ถ้าทรานซิสเตอร์

เป็นชนิด NPN ให้ต่อขั้วลบของมิเตอร์ไว้ที่ขาคอลเล็กเตอร์ ให้ต่อขั้วบวกไว้ที่ขาอิมิตเตอร์ แต่ถ้าเป็นชนิดPNP

ให้สลับกันคือ ต่อขั้วบวกของมิเตอร์ไว้ที่ขาคอลเล็กเตอร์และต่อขั้วลบไว้ที่ขาอิมิตเตอร์

1. ตั้งมัลติมิเตอร์ในย่านวัดโอห์ม R X 10

34


2. ดูเข็มของมิเตอร์ว่าขึ้นหรือไม่ ถ้าขึ้นแสดงว่าอาจช๊อตหรือมีกระแสรั่วไหลสูง

3. จากนั้นใช้นิ้วมือแตะระหว่างขาคอลเล็กเตอร์ และขาเบส(แทนตัวต้านทาน Rb)

4. สังเกตว่าเข็มขึ้นจากเดิมหรือไม่ ถ้าขึ้นแสดงว่าใช้ได้ โดยถ้าขึ้นสูงแสดงว่าอัตราขยายกระแสสูง

(ในการวัดเพื่อเปรียบเทียบ อัตราการขยายกระแส ของทรานซิสเตอร์แต่ละตัว ควรใช้อุปกรณ์การ
วัดทรานซิสเตอร์ที่ให้มากบมัลติมิเตอร์ จะช่วยให้มีความเที่ยงตรงมากยิ่งขี้น)
ั


2.2 การไบแอสทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ถูกสร้างขึ้นโดยการนำสารกึ่งตัวนำชนิด P และ N มาต่อรวมกันโดยจะ

ส่งผลให้เกิดรอยต่อระหว่างเนื้อสารขึ้นสองรอยต่อ ดังนั้นในการใช้งานทรานซิสเตอร์จึงจำเป็นต้องกำหนด
ื่
แรงดันที่เหมาะสมให้กับเนื้อสารของรอยต่อทั้งสองเพอทำให้ทรานซิสเตอร์อยู่ในสภาพที่พร้อมใช้งาน หรือที่เรา
เรียกการกระทำแบบนี้ว่าการไบแอส และเนื่องจากทรานซิสเตอร์จะประกอบไปด้วยรอยต่อ P-N สองจุด

ด้วยกัน เราจึงสามารถจัดการไบแอสให้กับทรานซิสเตอร์ทำงานได้ 3 สภาวะด้วยกันคือ

2.2.1 สภาวะแอ็กทีฟ (Active Mode) ทรานซิสเตอร์จะสามารถทำงานในสภาวะนี้ได้ เมื่อให้ไบแอส

ฟอร์เวิร์ดให้กับรอยต่อที่ขา B และ ขา E และให้รีเวิร์สไบแอสให้กับขา C และ ขา B ซึ่งวิธีการนี้เป็นการไบแอส

ให้ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นวงจรขยายสัญญาณตามปกติ

























ี
รูปที่ 2.5 แบบจำลองสัญญาณขนาดใหญ่ของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ในสภาวะแอ็กทฟ


2.2.2 สภาวะอิ่มตัว (Saturation Mode) ทรานซิสเตอร์จะสามารถทำงานในสภาวะนี้ได้ เมื่อเรา

ป้อนฟอร์เวิร์ดไบแอสให้กับขา B และ ขา E พร้อมทั้งป้อนฟอร์เวิร์ดไบแอสให้กับขา C และ ขา B ของตัว

ทรานซิสเตอร์ซึ่งสามารถเขียนแบบจำลองสัญญาณได้ดังนี้

35





















รูปที่ 2.6 แบบจำลองสัญญาณขนาดใหญ่ของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ในสภาวะอิ่มตัว



2.2.3 สภาวะคัตออฟ (Cutoff Mode) ทรานซิสเตอร์จะสามารถทำงานสภาวะนี้ได้ เมื่อเราป้อนรี

เวิร์ดไบแอสให้กับขา B และ ขา E พร้อมทั้งป้อนรีเวิร์ดไบแอสให้กับขา C และ ขา B ของตัวทรานซิสเตอร์ซึ่ง

สามารถเขียนแบบจำลองสัญญาณได้ดังนี้





















รูปที่ 2.7 แบบจำลองสัญญาณขนาดใหญ่ของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ในสภาวะคัตออฟ


ตารางที่ 2.2 จากวิธีการไบแอสให้กับทรานซิสเตอร์ทั้ง 3 สภาวะนั้น เราสามารถเขียนเป็นตาราง ได้ดังนี้

สภาวะ รอยต่อระหว่างขา B และขา E รอยต่อระหว่างขา C และขา B

คัตออฟ Reverse Reverse
แอ็กทีฟ Forward Reverse

อิ่มตัว Forward Forward



การใช้งานของทรานซิสเตอร์ สิ่งที่สำคัญก็คือการไบแอส (Bias) จุดประสงค์ของการไบอัส คือ การทำ

ให้กระแสไหลได้คงที่ที่แรงดันไฟตรงค่าหนึ่ง ซึ่งจุดนี้เรียกว่าจุดปฏิบัติการ (Operating Point) หรือจุดกระแส

36


สงบ (Quiescent Point) การจัดวงจรในรูป สามารถหาคุณลักษณะของความสัมพันธ์ระหว่างกระแส IC กับ

แรงดัน VCE ที่กระแส IB ค่าต่างๆ ดังรูป



























รูปที่ 2.8 เส้นคุณสมบัติทางด้านขาออก พร้อมจุดไบอัส



จากรูปสังเกตเห็นได้ว่าช่วงการทำงานของทรานซิสเตอร์ สามารถแบ่งออกเป็นบริเวณ(Region) ต่างๆ
ดังนี้คือ บริเวณอิ่มตัว (Saturation Region) บริเวณแอ็กทีฟ (Active Region) และบริเวณคัทออฟ (Cut-off

Region) การเลือกจุดไบแอสให้แก่ทรานซิสเตอร์นั้น สามารถพิจารณาได้จากเส้นแสดงคุณสมบัติของ

ทรานซิสเตอร์ โดยยกตัวอย่างการกำหนดจุดไบแอส ให้ทรานซิสเตอร์อยู่ 3 จุดคือ A, B และ C ซึ่งความ

ั
แตกต่างของจุดเหล่านี้จะมีผลต่อการทำงานของวงจรด้วย ซึ่งในกรณีสัญญาณที่เข้าเป็น IB จุดไบอสจะมีผลต่อ
การทำงานของทรานซิสเตอร์โดย

37


• จุด A ซึ่งอยู่ใกล้กับช่วงอมตัว ทำให้สัญญาณด้านออก (VCE) มีการขลิป (Clipping) ของยอดสัญญาณในช่วง
ิ่
ลบ ดังรูป



























รูปที่ 2.9 จุดทำงานใกล้ช่วงอมตัว ทำให้เกิดการขลิปทางด้านลบของสัญญาณด้านขาออก
ิ่


• จุด B ซึ่งอยู่ใกล้กับช่วงคัทออฟ ทำให้สัญญาณด้านออก (VCE) มีการขลิป (Clipping) ของยอดสัญญาณ

ในช่วงบวก ดังรูป





























รูปที่ 2.10 จุดทำงานใกล้ช่วงคัทออฟ ทำให้เกิดการขลิปทางด้านบวกของสัญญาณด้านขาออก



• จุด C ซึ่งอยู่บริเวณกึ่งกลางของช่วงแอ็กทีฟ ทำให้สัญญาณด้านขาออกของวงจรไม่มี การขลิป ของยอด

สัญญาณในช่วงบวกและลบ แต่อย่างไรก็ตามสัญญาณด้านขาเข้า (IB) ต้องมีขนาดไม่มากจนเกินไปดังรูป

38
































รูปที่ 2.11 จุดทำงานอยู่ในจุดที่เหมาะสม สัญญาณด้านออกไม่เกดการขลิป เนื่องจากจุดทำงานเหมาะสม
ิ


2.2.4 วงจรขยายสัญญาณพื้นฐานได้ 3 แบบ

เนื่องจากทรานซิสเตอร์มีขาใช้งาน 3 ขา ดังนั้น จึงสามารถนำทรานซิสเตอร์มาจัดเป็นวงจรขยายสัญญาณ

พื้นฐานได้ 3 แบบ


1. คอมมอนเบส (Common Base)






























รูปที่ 2.12 คอมมอนเบส (Common Base)

39


จากรูป ประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟ 2 ชุด คือ E1 จ่ายไบแอสระหว่างขาเบสกับขาอิมิตเตอร์แบบ

ิ
ไบแอสตรง โดยมีตัวต้านทาน R1 กำหนดกระแสไหลที่ขาอมิตเตอร์และ E2 จ่ายไบแอสระหว่างขาเบสกับ ขา
คอลเลกเตอร์แบบไบแอสกลับ โดยมีตัวต้านทาน R2 เป็นโหลด


คุณสมบัติของวงจร

- สัญญาณเข้าระหว่างขา E กับขา B

- สัญญาณออกระหว่างขา C กับขา B

- สัญญาณอินพุตเอาต์พุตมีเฟสเหมือนกัน(In phase)

ี
- อินพุตอิมพแดนซ์ต่ำ เนื่องจากที่รอยต่อระหว่างขา B – E ไฟจ่ายแบบไบแอสตรง
- เอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูงเนื่องจากที่รอยต่อระหว่างขา B – C ไฟจ่ายแบบไบแอสกลับ


อัตราการขยายกระแส เรียกว่า h หรือ Alpha ใช้สัญลักษณ์ α มีค่าน้อยกว่า 1 เท่า ( 0.9 – 0.98 )
FB


IC IC
h FB = หรือ =
IB IE


ุ
อัตราการขยายกระแสหาได้จาก อัตราส่วนระหว่างกระแสเอาต์พต ( IC ) หารด้วยกระแสอินพุต ( IB )
อัตราการขยายแรงดันสูง (500 – 1,500)

AV = อัตราการขยายแรงดัน

V
AV = OUT VOUT = แรงดันเอาต์พุต
V IN
VIN = แรงดันอินพุต



นิยมใช้ในวงจรอาร์เอฟแอมป์ เนื่องจากอินพุตอมพแดนซ์ของวงจรต่ำทำให้แมทชิง (Matching Impedance)
ิ
ี
กับสายอากาศซึ่งมีอิมพีแดนซ์ต่ำเช่นเดียวกัน

40


2. คอมมอนอิมิตเตอร์ ( Common Emitter )





































รูปที่ 2.13 คอมมอนอิมิตเตอร์ ( Common Emitter )



จากรูป ประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟ 2 ชุด คือ E 1 จ่ายไบแอสผ่านตัวต้านทาน R1 ระหว่างขาเบส

อิมิตเตอร์แบบ ไบแอสตรงและ E 2 จ่ายไบแอสผ่านตัวต้านทาน R2 ระหว่างขาคอลเลกเตอร์ อิมิตเตอร์ แบบ
ไบแอสกลับ



คุณสมบัติของวงจร

- สัญญาณเข้าระหว่างขา B กับขา E

- สัญญาณเข้าระหว่างขา C กับขา E
- สัญญาณอินพุตเอาต์พุตมีเฟสต่างกัน 180° (Out off phase 180°)

- อินพุตอิมพแดนซ์ต่ำ เนื่องจากที่รอยต่อระหว่างขา B – E จ่ายไบแอสตรง
ี
- เอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูง เนื่องจากที่รอยต่อระหว่างขา B – C จ่ายไบแอสกลับอัตราการขยายกระแส

เรียกว่า ℎ หรือ Beta ใช้สัญลักษณ์ β ( 25 – 50 เท่า )


41




IC IC
h FE = หรือ β =
IB IB

อัตราการขยายกระแสหาได้จากอัตราส่วนระหว่างกระแสเอาต์พต(IC)หารกระแสอินพุต(IB)อัตราการขยาย
ุ
แรงดันสูง( 300 – 1,000 )

AV = อัตราการขยายแรงดัน

V
AV = OUT VOUT = แรงดันเอาต์พุต
V IN
VIN = แรงดันอินพุต

วงจรขยายสัญญาณคอมมอนอิมิตเตอร์เป็นวงจรที่ให้อัตราการขยายแรงดันสูงสุดจึงนิยมนำมาใช้ในวงจรขยาย
สัญญาณทั่ว ๆไป



3. คอมมอนคอลเลกเตอร์ ( Common Collector )



































รูปที่ 2.14 คอมมอนคอลเลกเตอร์ ( Common Collector )

42


คุณสมบัติของวงจร

- สัญลักษณ์เข้าระหว่างขา B กับขา E

- สัญลักษณ์เข้าระหว่างขา C กับขา E

- สัญลักษณ์อินพุตเอาต์พุตมีเฟสต่างกัน 180° ( Out off phase 180° )
ี
- อินพุตอิมพแดนซ์ต่ำ เนื่องจากที่รอยต่อระหว่างขา B – E จ่ายไบแอสตรง
- เอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูง เนื่องจากที่รอยต่อระหว่างขา B – C จ่ายไบแอสกลับอัตราการขยายกระแส

เรียกว่า h หรือ Beta ใช้สัญลักษณ์ β( 25 – 50 เท่า )
FE


IC IC
h FE = หรือ β =
IB IB



ุ
อัตราการขยายกระแสหาได้จากอัตราส่วนระหว่างกระแสเอาต์พต(IC) หารด้วยกระแสอินพุต(IB)
อัตราการขยายแรงดันสูง( 300 – 1000 )

AV = อัตราการขยายแรงดัน

V
AV = OUT VOUT = แรงดันเอาต์พุต
V IN
VIN = แรงดันอินพุต
ิ
ี
วงจรขยายสัญญาณคอมมอนคอลเลกเตอร์เป็นวงจรที่มีเอาต์พุตอมพแดนซ์ต่ำจึงนิยมนำมาใช้ในวงจรขยาย
เพาเวอร์แอมป์(Power Amplifier) เพื่อต่อกับลำโพงซึ่งมีคาอิมพีแดนซ์ต่ำทำให้แมทชิงการส่งกำลังจาก
่
เพาเวอร์แอมป์ไปยังลำโพงจะได้สูงสุดบางครั้งเรียกวงจรนี้ว่าอิมิตเตอร์ฟอลโลเวอร์(Emitter Follower) หรือ

บัฟเฟอร์ (Buffer)

43


การคำนวณเบื้องต้น

ตัวอย่าง






β = 35






กำหนดให้ใช้ LED แทน Load 2 ตัวจงหาค่า

1. Load ใช้กระแสเท่าไหร่

2. ตัวต้านทาน RC มีค่าเท่าไหร่

3. กระแส IC

4. กระแส IB

5. ตัวต้านทาน RB มีค่า

1. Load ใช้กระแสเท่าไหร่


วิธีทำ หลอด LED มีค่ากระแสประมาณ 20mA ใช้ 2 หลอด


จะได้ 20mA * 20mA = 0.4mA


ตอบ 0.4 mA


2. ตัวต้านทาน RC มีค่าเท่าไหร่


Vcc − Vf
วิธีทำ จากสูตร R =
I

Vcc = 5V , Vf = 2V , I = 0.4mA


−
แทนค่า Rc =
.
จะได้ Rc = 7.5KΩ


ตอบ RC = 7.5KΩ

44


3. กระแส IC


วิธีทำ เนื่องจากเราได้ค่ากระแสที่ Load = 0.4mA แล้ว


ดังนั้น กระแส IC = 0.4mA


ตอบ IC = 0.4mA

4. กระแส IB


IC
วิธีทำ จากสูตร อัตราการขยาย β =
IB
เราได้ค่า β = 35 , IC = 0.4mA หา IB


IC
จะได้ IB =
β
0.4mA
แทนค่า IB =
35

IB = 0.011mA


ตอบ IB = 0.011mA


5. ตัวต้านทาน RB มีค่าเท่าไหร่

−
วิธีทำ จากสูตร RB =

ค่าของ VB = V ดังนั้น VB = 5V , VBE = 0.7 , IB = 0.011mA
CC

− .
แทนค่า RB =
.

จะได้ RB = 390KΩ


ตอบ RB = 390KΩ




ดังนั้น Load = 0.4 mA , RC = 7.5KΩ , IC = 0.4mA , IB = 0.011mA , RB = 390KΩ #

45


คิวอาร์โค้ด

















แบบทดสอบหลังเรียนหน่วยที่ 2



















ใบงานที่ 4 ใบงานที่ 5 ใบงานที่ 6



















วีดีโอประกอบการเรียน