วิชาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

รหัสวิชา 30-107-051-105

อปุ กรณอ์ เิ ลก็ ทรอนกิ ส์

Electronic Devices

คำนำ

หนังสือ รหัสวิชา 30-107-051-105 รายวิชาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เล่มนี้ เรียบเรียงขึ้นเพื่อ
ประกอบการเรียนการสอนแบบอนนไลน์ที่เน้นผู้เรียนเป็นสำคัญตามหลักสูตรประกาศนียบัตรวิชาชีพชั้นสูง
(ปวช.) 2562 ของวทิ ยาลยั เทคโนโลยรี าชมงคลอีสาน วิทยาเขตขอนแก่น

เนื้อหาของหนังสือมีด้วยกันทั้งหมด 5 หน่วยการเรียน ประกอบด้วย โครงสร้างอะตอม สารกึ่งตัวนำ
ชนิดพี ชนิดเอ็น และรอยต่อพีเอ็น โครงสร้าง สัญลักษณ์ คุณลักษณะทางไฟฟ้า การอ่านคู่มืออุปกรณ์
อิเล็กทรอนิกส์ การแปลความหมายของคุณลักษณะทางไฟฟ้า พร้อมทั้งแบบทดสอบหลังเรียน และใบงาน
เพื่อใหผ้ ู้เรยี นได้ฝึกทักษะในสถานการณต์ ่าง ๆ มที กั ษะการคิดและแกป้ ญั หา และบูรณาการกบั การทำงานตาม
สาขาอาชพี ตา่ ง ๆ ตอ่ ไป

ผ้เู รยี บเรยี งหวังเป็นอย่างยงิ่ วา่ หนงั สือเรยี นวิชาอุปกรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์ เล่มนี้ จะสามารถใหค้ วามรู้และ
เกิดประโยชนแ์ ก่ผู้สอน ผู้เรียน ตลอดจน ผู้สนใจศกึ ษาทั่วไปเป็นอย่างดี หากมมีข้อผิดพลาดประการใดผู้เรยี บ
เรยี ง ขอนอ้ มรับคำติชมเพอ่ื เปน็ ประโยชนใ์ นการปรบั ปรงุ แกไ้ ขในโอกาสต่อไป

นางสาวณัฐธิรา นนตรี
นายณฐั วุฒิ พันจันทร์

30-107-051-105 อปุ กรณอ์ เิ ล็กทรอนกิ ส์ 2(1-3-3)

Electronic Devices

วิชาบังคับกอ่ น : -

เวลาศกึ ษา 72 ชวั่ โมง เรยี นตลอด 18 สปั ดาห์

ทฤษฎี 1 ชั่วโมงต่อสัปดาห์ ปฏิบัติ 3 ชั่วโมงต่อสัปดาห์ และนักศึกษาต้องใช้เวลา

ศึกษาคน้ คว้านอกเวลาเรียน 3 ชวั่ โมงต่อสัปดาห์

คำอธบิ ายรายวชิ า โครงสร้างอะตอม สารกึ่งตัวนำชนิดพี ชนิดเอ็น และรอยต่อพีเอ็น โครงสร้าง

สัญลักษณ์ คุณลักษณะทางไฟฟ้า การอ่านคู่มืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การแปล

ความหมายของคุณลกั ษณะทางไฟฟ้า

จุดมุ่งหมายรายวิชา 1. เข้าใจเก่ยี วกับหลกั การทำงานของอปุ กรณ์อเิ ลก็ ทรอนิกส์

2. มีทักษะในการประกอบ วัดและทดสอบคุณลักษณะทางไฟฟ้าของอุปกรณ์

อเิ ลก็ ทรอนิกส์

3. มีเจตคติที่ดีต่อวิชาชีพ มีกิจนิสัยในการค้นคว้าเพิ่มเติม ปฏิบัติงานด้วยความ

ละเอียด รอบคอบ คำนึงถึงความถูกต้องและปลอดภัย

ผลลัพธก์ ารเรียนรู้ระดบั รายวิชา (CLOs) เม่ือสนิ้ สดุ การเรียนการสอนแล้วนักศกึ ษาสามารถ (CLOs)

CLO 1 แสดงความรูเ้ กย่ี วกับการใชง้ านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

CLO 2 วัดและทดสอบคณุ ลกั ษณะทางไฟฟา้ ของอปุ กรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์

สารบญั หนา้

หน่วยที่ 1 ความรู้เบอื่ งตน้ ของสารกงึ่ ตัวนำและไดโอด 1
1.1 สารก่งึ ตัวนำและอะตอม 3
1.2 ไดโอด 9
1.3 การประยกุ ต์ใช้งานใดโอด 17
แบบทดสอบหลังเรียนหนว่ ยที่ 1 25
ใบงานที่ 1 การไบแอสไดโอด 25
ใบงานท่ี 2 วงจรเรียงกระแสเต็มคล่ืน 25
ใบงานที่ 3 วงจรทวีแรงดันและวงจรตัดสัญญาณ 25
26
หนว่ ยท่ี 2 ทรานซสิ เตอร์ 27
2.1 ทรานซิสเตอร์ 33
2.2 การไบแอสทรานซสิ เตอร์ 44
แบบทดสอบหลงั เรียนหนว่ ยที่ 2 44
ใบงานที่ 4 ทรานซสิ เตอร์ 44
ใบงานที่ 5 วงจรขยายสญั ญาณของทรานซสิ เตอร์ 44
ใบงานท่ี 6 วงจรสวติ ช์ของทรานซสิ เตอร์ 45
47
หน่วยที่ 3 เฟต 63
3.1 เจเฟต 89
3.2 มอสเฟต 89
แบบทดสอบหลังเรยี นหนว่ ยท่ี 3
ใบงานที่ 7 เฟต 89

ใบงานที่ 8 เจเฟต 89
ใบงานท่ี 9 มอสเฟต 90
92
หน่วยที่ 4 อปุ กรณ์ไทริสเตอร์ 105
4.1 เอสซอี าร์ 117
4.2 ไตรแอค 125
4.3 ไดแอค
4.4 ยูเจที

แบบทดสอบหลังเรยี นหนว่ ยท่ี 4 132
ใบงานท่ี 10 เอส ซี อาร์และไตรแอก 132
ใบงานท่ี 11 ไดแอกและยเู จที 132
หนว่ ยที่ 5 ไอซี 133
5.1 ไอซี 555 135
5.2 ไอซีเร็กกูเลเตอร์ 143
5.3 ออปแอมป์ (Operational Amplifiers, Op-Amp) 150
แบบทดสอบหลงั เรยี นหน่วยที่ 5 157
157
ใบงานที่ 12 ไอซี 555
ใบงานท่ี 13 ไอซีเร็กกเู ลเตอร์ 157
ใบงานที่ 14 ออปแอมป์
157
บรรณานกุ รม 158

หน่วยที่ 1
ความร้เู บอ่ื งต้นของสารก่ึงตัวนำและไดโอด

หวั ข้อเรื่อง
1.1 สารกง่ึ ตัวนำและอะตอม
1.1.1คุณสมบัติของตวั นำ ฉนวน สารกง่ึ ตวั นำ
1.1.2 โครงสร้างอะตอม
1.1.3 การโดปสาร
1.1.4 สารกง่ึ ตวั นำชนดิ พีและชนดิ เอน็
1.1.5 รอยตอ่ พี-เอน็
1.2 ไดโอด
1.2.1 โครงสรา้ ง และสัญลกั ษณ์ของไดโอด
1.2.2 ไดโอดในอุดมคติ และในทางปฏบิ ตั ิ
1.2.3 การไบแอสไดโอด
1.2.4 ชนิดของไดโอด และเบอร์ไดโอด
1.2.5 การตรวจสอบไดโอดด้วยโอหม์ มิเตอร์
1.3 การประยุกต์ใชง้ านใดโอด
1.3.1 วงจรเรียงกระแส
1.3.2 วงจรตัดสัญญาณ
1.3.3 วงจรตัดระดับสญั ญาณ
1.3.4 วงจรทวีแรงดัน

แนวคดิ สำคญั
อเิ ลก็ ทรอนิกส์ (Electronics) เป็นศาสตร์หรอื วชิ าที่ว่าดว้ ยการเคล่อื นท่ีของอเิ ล็กตรอนในสารกึ่งตัวนำ

หรือในสุญญากาศ โดยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ (Electronic Device) จะทำหน้าที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของ
อิเล็กตรอน สำหรับในหน่วยการเรียนนี้ จะกล่าวถึงอะตอมโครงสร้างของอะตอมการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอน
สารกึ่งตัวนำบริสุทธ์ิ การโคปสารเพื่อให้ได้สารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์ รอยต่อพีเอ็นและการให้ไบแอสและผลที่
เกิดข้ึนจากการใหไ้ บแอส ซง่ึ เปน็ พ้ืนฐานในการเรยี นรรู้ ายวชิ าอปุ กรณอ์ เิ ล็กทรอนิกส์และวงจร

2

สมรรถนะยอ่ ย
แสดงความรเู้ บอ้ื งตน้ เกยี่ วกับสารกงึ่ ตวั นำและไดโอด

จุดประสงค์รายวชิ า
1. อธบิ ายความแตกตา่ งระหวา่ งตัวนำ สารก่ึงตัวนำและฉนวนได้ถูกตอ้ ง
2. เขยี นโครงสร้างของไดโอดไดถ้ ูกตอ้ ง
3. อธิบายโครงสร้างของไดโอดไดถ้ กู ต้อง
4. อธบิ ายคุณสมบัตขิ องสารก่ึงตัวนำชนิดพีและชนดิ เอน็
5. อธิบายคุณสมบัตขิ องไดโอดเมอ่ื ไดร้ บั ไบแอสได้ถูกต้อง
6. อธบิ ายการทำงานของวงจรเรียงกระแสและวงจรทวีแรงดนั ไดอ้ ยา่ งถูกตอ้ ง
7. วดั และตรวจสอบไดโอดไดอ้ ย่างถูกต้อง

บทนำ
อปุ กรณอ์ เิ ลก็ ทรอนิกส์ต่าง ๆ เช่น ไดโอด ซเี นอร์ไดโอด ทรานซสิ เตอร์ เฟต วงจรรวม และอ่ืน ๆ ล้วน

มี โครงสร้างที่ประกอบดว้ ยสารกึง่ ตัวนำแทบท้ังสิ้น ดังนั้น การศึกษาในวิชาอุปกรณ์อิเลก็ ทรอนิกสแ์ ละวงจรน้ี
นักศึกษาจะต้องมีความรู้ความเข้าใจโครงสร้างและการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ และในเบื้องต้นมี
ความจำเปน็ จะต้องเรยี นรู้และทำความเข้าใจเก่ยี วกับโครงสร้างของอะตอม วสั ดุสารกงึ่ ตวั นำ ซ่งึ เป็นพ้ืนฐานใน
การทำความเข้าใจการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ และเพื่อนำไปใช้งานในโอกาสต่อไปตัวอย่าง
ของอปุ กรณอ์ เิ ลก็ ทรอนกิ สแ์ สดงดังรูปท่ี 1.1

(ก) ไดโอด (ข) ไดโอดบริดจ์

3

(ค) ไดโอดเปลง่ แสง (ง) ไดโอดเปลง่ แสงแบบ 7 ส่วน และแบบจุด

ท่ีมา : เทคนิคการอนิ เตอร์เฟส (Interfacing Technich): ใบงานที่ 2 การใชง้ าน 7 Segment กับ Arduino

(nanjarinya.blogspot.com)

(จ) ทรานซสิ เตอร์ (ฉ) วงจรรวม

รปู ที่ 1.1 อปุ กรณ์อเิ ล็กทรอนิกสช์ นดิ ต่างๆ

ท่ีมา : ทรานซสิ เตอร์ Transistor เบอื้ งตน้ (ake-remake.blogspot.com)

จากรูปที่ 1.1 แสดงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ต่าง ๆ ประกอบด้วยไดโอดไดโอดบริดจ์ไดโอดเปล่งแสง
ทรานซสิ เตอรเ์ ฟตวงจรรวมหรือท่ีเรียกว่าไอซีอุปกรณ์บางชนิดอาจจะมรี ปู ร่างและตวั ถังที่คลา้ ยคลึงกันดังนั้นใน
การนำไปใช้งานจึงต้องศึกษาโครงสร้างสัญลักษณ์ที่ปรากฏในวงจรหลักการทำงานกราฟลักษณะสมบัติ
รายละเอียดจากคู่มือผู้ผลิตและการนำไปใช้งานในวงจรต่าง ๆ เพื่อใช้ประโยชน์ในการซ่อมอุปกรณ์
เคร่อื งใช้ไฟฟ้าตา่ ง ๆ รวมทัง้ เปน็ พืน้ ฐานการศึกษาในระดบั ทส่ี งู ขึ้นต่อไป

1.1 สารกึ่งตวั นำและอะตอม
สารกึ่งตวั นำ คอื สารทมี่ สี ภาพระหว่างตวั นำ กบั ฉนวน นำไปใชใ้ นการสรา้ งอุปกรณ์ทางอเิ ล็กทรอนิกส์

ต่างๆ เช่น ไดโอด ทรานซิสเตอร์ ฯลฯ การค้นพบสารกึ่งตัวนำ นับเป็นการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ จนอาจกล่าวได้ว่า
เปน็ การปฏวิ ตั อิ ตุ สาหกรรมอเิ ล็กทรอนิกสเ์ ลยทเี ดยี ว

4

อะตอม คือ เป็นหน่วยพื้นฐานของสสาร ที่ประกอบไปด้วยส่วนของนิวเคลียสที่หนาแน่นมากตรงจุด
ศูนย์กลางล้อมรอบด้วยกลุ่มหมอกของอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ นิวเคลียสมีประจุบวกประกอบด้วยอนุภาค
โปรตอนท่มี ีประจุบวก และนวิ ตรอนซ่ึงเป็นกลางทางไฟฟ้า อิเล็กตรอนของอะตอมถูกดงึ ดดู ให้อยู่กับนิวเคลียส
ด้วยแรงแมเ่ หล็กไฟฟา้

1.1.1 คณุ สมบัติของตัวนำ ฉนวน สารกงึ่ ตวั นำ
สสารที่มีอยใู่ นโลกน้ีมมี ากมายหลายชนิด หากแบง่ สสารนนั้ ตามสถานะ จะแบง่ สสารออกได้ 3 สถานะ
คือ ของแข็ง ของเหลว และแก๊ส แต่ถ้าแบ่งสสารตามคุณสมบัติทางไฟฟ้า จะแบ่งออกได้ 3 ชนิดเช่นกัน
กล่าวคอื
ตวั นำ (Conductor) คอื สสาร วัตถุ วสั ดุ หรือ อุปกรณ์ทีส่ ามารถยอมให้กระแสไฟฟา้ ไหลผา่ นได้ง่าย
หรอื วตั ถทุ ีม่ ีความต้านทานตำ่ ไดแ้ ก่ ทองแดง อลูมเิ นียม ทอง และเงิน ซ่งึ เปน็ ตัวนำไฟฟา้ ที่ดีทส่ี ุด แต่ในสายไฟ
ทว่ั ไปจะใช้ทองแดงเปน็ ตัวนำ เพราะตวั นำทที่ ำจากจะเงินมีราคาแพง
ฉนวน (Insulator) คอื สสาร วัตถุ วัสดุ หรือ อปุ กรณท์ ่ไี มส่ ามารถยอมให้กระแสไฟฟา้ ไหลผ่านไปได้
หรือ ต้านการไหลของกระแสไฟฟ้าไม่ให้ผ่านไปได้ ได้แก่ ไม้แห้ง พลาสติก, ยาง, แก้ว และกระดาษแห้ง เป็น
ตน้
สารกึ่งตัวนำ (semiconductor) คือ วัสดุที่มีคุณสมบัติในการนำไฟฟ้าอยู่ระหว่างตัวนำและฉนวน
เป็นวัสดุที่ใช้ทำอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ มักมีตัวประกอบของ germanium, selenium, silicon วัสดุเนื้อแข็ง
ผลึกพวกหนึ่งทีม่ ีสมบัติเป็นตวั นำ หรือสื่อไฟฟ้าก้ำกึ่งระหว่างโลหะกับอโลหะหรือฉนวน ความเป็นตัวนำไฟฟา้
ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ และสิ่งไม่บริสุทธ์ิทีม่ ีเจือปนอยูใ่ นวัสดุพวกน้ี ซึ่งอาจเป็นธาตหุ รือสารประกอบก็มี เช่น ธาตุ
เจอรเ์ มเนียม ซิลคิ อน ซลี เี นียม และตะก่วั เทลลูไรด์ เป็นต้น วัสดกุ ึ่งตวั นำพวกน้มี คี วามตา้ นทานไฟฟา้ ลดลงเม่ือ
อณุ หภูมสิ งู ขึ้น ซ่ึงเป็นลักษณะตรงข้ามกบั โลหะทัง้ ปวง

1.1.2 โครงสร้างอะตอม
อะตอม (Atom) คืออนุภาคที่เล็กที่สุดของธาตุ ไม่สามารถแบ่งแยกลงไปได้อีก ซึ่งยังบ่งบอกความ
เปน็ คุณสมบตั ขิ องธาตนุ น้ั อยู่ เชน่ อะตอมของทองแดง อะตอมของซลิ กิ อน เป็นตน้

5

1.1.2.1 โครงสรา้ งของสสาร (Structure of Mater)
สสารประกอบด้วยธาตุและสารประกอบต่าง ๆ ซึ่งสามารถเขียนเป็นแผนผังดงั รูปที่ 1.1

รูปท่ี 1.1 โครงสร้างของสสาร

สสารหรือธาตุมีมากมายหลายชนิด ในทน่ี ี้จะยกตวั อย่างสว่ นที่เก่ยี วข้องกับการนำมาใช้ผลติ สารกึ่ง

ตัวนำ ดังตารางท่ี 1.1

ตารางท่ี 1.1 ธาตุท่เี กี่ยวข้องกับการผลิตสารก่ึงตวั นำ

อเิ ล็กตรอนวงนอกสดุ กลมุ่ 3 กลุ่ม 4 กลุ่ม5 กลมุ่ 6

โบรอน คาร์บอน ไนโตรเจน ออกซิเจน

L 5678

BCNO

อะลมู ิเนยี ม ซิลิกอน ฟอสฟอรสั กำมะถัน

M 13 14 15 16

AI Si P S

แกลเลยี ม เจอรเ์ มเนยี ม สารหนู ซลิ เิ นยี ม

N 31 32 33 34

Ga Ge As Se

อินเดยี ม ดบี กุ พลวง เทลลเู รยี ม

O 49 50 51 52

In Sn Sb Te

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

ความหมายดังนี้

6

B โบรอน คอื ชอื่ ธาตุ
5 คอื เลขอะตอม (Atomic Number)
B คอื อกั ษรย่อแทนโบรอน (Boron)

1.1.3 การโดปสาร
การโดปสาร (Doping) คือการเติมสารเจอื ปน (Impurity) ลงไปในสารก่งึ ตวั นำบริสทุ ธิ์เพื่อให้

สภาพความนำไฟฟ้าดีขึ้น และสามารถนำไปใช้งานได้ ตัวอย่างของสารเจือปนคือ ธาตุที่อยู่ในกลุ่มที่ 3 ได้แก่
โบรอน อะลูมิเนียม แกลเลยี ม และธาตทุ อี่ ยูใ่ นกลุ่มท่ี 5 ไดแ้ ก่ ฟอสฟอรัส สารหนู และพลวง

1.1.4 สารก่งึ ตัวนำชนดิ พีและชนดิ เอน็
1.1.4.1 ขนิดเอน็ (N-Type) สารก่งึ ตวั นำไม่บริสุทธิช์ นิดเอน็ เกดิ จากการเติมสารเจือปนที่อยู่

ในกล่มุ ท่ี 5 ไดแ้ ก่ ฟอสฟอรสั สารหนแู ละพลวง โดยมลี ักษณะแสดงดังรปู ท่ี 1.3

รปู ที่ 1.3 การเตมิ พลวงลงในซิลิกอน
ท่มี า : teaching-glossary - การโด๊ปสารกง่ึ ตัวนำ Ge ดว้ ย As (rmutphysics.com)

จากรูปที่ 1.3 การเติมพลวงลงในสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ ผลที่เกิดจากการโควาเลนทำให้อิเล็กตรอน
รวมตัวกับอะตอมข้างเคียงมีอิเล็กตรอนเกินมา 1 ตัว ซึ่งเรียกอิเล็กตรอนนี้ว่า อิเล็กตรอนอิสระ (Free
Electron) ดังนั้น หากให้พลังงานภายนอก เช่น ป้อนแรงดันไฟฟ้า จะทำให้อิเล็กตรอนอิสระเคลื่อนที่ซึ่งเกิด
กระแสไฟฟ้าไหลในสารกง่ึ ตัวนำได้

7
พาหะข้างมาก (Majority Carriers) และพาหะข้างน้อย (Minority Carrier)
พาหะขา้ งมากในสารกึ่งตวั นำชนิดเอ็น คือ อิเลก็ ตรอนอสิ ระ (Free Electron) มสี ภาพทาง ไฟฟ้าเป็น
ลบ และมีพาหะข้างนอ้ ยคอื โฮล และเรียกว่า อะตอมผู้ให้ (Donor lons)

1.1.4.2 ชนิดพี (P-Type) สารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์ชนิดที่เกิดจากการเติมสารเจือปนที่อยู่ใน
กลมุ่ ที่ 3 ได้แก่ โบรอนอะลูมิเนียมและแกลเลยี มโดยมีลักษณะแสดงดังรปู ที่ 1.4

รปู ท่ี 1.4 การเตมิ โบรอนลงในซลิ ิกอน
ทมี่ า : teaching-glossary - การโดป๊ สารกึ่งตวั นำ Ge ดว้ ย As (rmutphysics.com)
จากรูปที่ 1.4 การเติมสารโบรอนลงในสารกึ่งตัวนำบริสุทธ์ิ ผลที่เกิดจากการโควาเลนซ์ทำให้
อิเลก็ ตรอนรวมตวั กับอะตอมขา้ งเคยี งโดยอเิ ลก็ ตรอนขาด 1 ตัวเกิดเปน็ ช่องวา่ งท่เี รียกว่า โฮล (Hole)
พาหะข้างมาก (Majority Carrier) และพาหะขา้ งน้อย(Minority Carrier)
ของสารกงึ่ ตัวนำชนดิ P เมื่อทำการโด๊ปสารก่ึงตัวนำชนิด P ทำใหเ้ กิดสภาวะขาดอเิ ล็กตรอนคือจะมีท่ี
ว่างของอิเล็กตรอนซึ่งเรียกว่า โฮล (Hole) มากกว่าจำ นวนอิเล็กตรอนอิสระ โฮลมีสภาพเป็นประจไุ ฟฟ้าบวก
เป็นพาหะส่วนใหญ่ของสารซึ่งเรียกว่า Majority Carrier ส่วนอิเล็กตรอนจะเป็นพาหะส่วนน้อย:ซึ่งเรียกว่า
Minority Carrier

8
1.1.5 รอยตอ่ พ-ี เอน็
เมือ่ นำสารกง่ึ ตัวนำชนิดพี และสารกงึ่ ตวั นำชนิดเอ็นมาตอ่ กนั จะเรียกว่า รอยตอ่ พเี อน็ (PN Junction)
โดยมีลกั ษณะดังรปู ที่ 1.5

รูปที่ 1.5 รอยต่อพเี อ็น
ทีม่ า : รอยต่อ p-n - วิกพิ ีเดีย (wikipedia.org)
จากรปู ท่ี 1.5 จะเกิดการเคลื่อนท่ีของอเิ ลก็ ตรอนอิสระในสารก่งึ ตัวนำชนิดเย็นที่อยู่ใกลบ้ ริเวณรอยต่อ
และเคลื่อนที่ข้ามรอยต่อมารวมกับโฮลในสารกึ่งตัวนำชนิดพี ทำให้อิเล็กตรอนอิสระและโฮลที่บริเวณรอยต่อ
หายไปเรียกว่าบริเวณปลอดพาหะ (Depletion Region) ดงั รปู ท่ี 1.6

รูปท่ี 1.6 การเกดิ บริเวณปลอดพาหะ
ท่มี า : รอยต่อ p-n - วกิ ิพีเดีย (wikipedia.org)

9
เมื่อเกิดบริเวณปลอดพาหะที่รอยต่อ จะทำให้อะตอมสารกึ่งตัวนำที่บริเวณใกล้รอยต่อสูญเสียความ
เป็นกลางทางไฟฟ้า โดยสารกึ่งตัวนำชนดิ พีจะได้รับอิเลก็ ตรอนเพิ่มขึน้ ทำให้โฮลหายไปและอะตอมของสารกึ่ง
ตัวนำชนิดเอ็นจะสูญเสียอิเล็กตรอนอิสระไป ดังนั้น จะพบว่าอะตอมของสารกึ่งตัวนำทั้งสองสูญเสียความ
สมดุลทางไฟฟ้า นั่นคือ อะตอมในสารกึ่งตัวนำชนิดที่จะมีประจุลบ ทำให้อะตอมของสารกึ่งตัวนำชนิดพีที่
รอยต่อแสดงอำนาจประจุไฟฟ้าเป็นลบ และอะตอม อะตอมของสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นมีประจุบวกมากกว่า
ประจุลบทำให้อะตอมของสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นบริเวณรอยต่อแสดงอำนาจประจุไฟฟ้าบวก เป็นผลทำให้เกิด
ความต่างศักย์ขึ้นระหว่างอะตอมของสารกึ่งตัวนำชนิดพี และชนิดเย็นที่บริเวณรอยต่อ เรียกว่า แนวขวางก้ัน
ศกั ย์ (Potential Hill) หรอื อาจเรยี กวา่ Potential Barrier

1.2 ไดโอด
1.2.1 โครงสร้างและสัญลักษณ์ไดโอด
โครงสร้างของไดโอดประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นและสารกึ่งตัวนำชนิดพีที่ได้กล่าวมาแล้วใน

หน่วยท่ี 1 โดยโครงสร้างของไดโอดแสดงดงั รปู ท่ี 1.7

รปู ที่ 1.7 โครงสรา้ งละสญั ลกั ษณข์ องไดโอด

จากรูปที่ 1.7 แสดงโครงสร้างของไดโอด ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิดพีและสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็น
มสี องข้วั คอื ข้วั แอโนด (Anode: A) และขว้ั แคโทด (Cathode: K) เนือ่ งจากได้โอดเปน็ อุปกรณท์ ี่ยอมให้กระแส
ไหลผ่านได้ในทิศทางเดียว ดังนั้น สัญลักษณ์ของไดโอด ขั้วแอโนดจะแทนด้วยหัวลกู ศรซึ่งหมายถึงทศิ ทางการ
ไหลของกระแส

1.2.2 ไดโอดในอดุ มคติ และไดโอดในทางปฏิบตั ิ
ไดโอดในอุดมคติ คือ ไดโอดที่สมมติขึ้น เพื่อจำลองการทำงานของไดโอดและเพื่อให้เข้าใจในการ
ทำงาน ของไดโอดมากยิ่งขึ้น โดยจะเปรียบเสมือนไดโอดเป็นสวิตชต์ ัวหนึ่ง ลักษณะไดโอดในอุดมคติ แสดงดงั
รูปที่ 1.8

10

Short Circuit ID

VD ID (limited by Circuit) 0 VD

Open Switch

VD ID = 0

รปู ที่ 1.8 ไดโอดในอดุ มคติ
จากรูปท่ี 1.8 เม่ือไดโอดไดร้ ับไบแอสตรง (Forward Bias) กลา่ วคือ ศกั ยไ์ ฟฟา้ ทแ่ี อโนดสูงกว่าแคโทด
เปรียบเสมือนไดโอดลัดวงจร (Short Circuit) หรือสวิตช์ปิดวงจร (Close Switch) ซึ่งจะมีกระแสไหลผ่านตัว
ไดโอด และถ้าไดโอดได้รับไบแอสกลับ (Reverse Bias) หรือสวิตช์เปิดวงจร (Open Switch) เปรียบเสมือน
ไดโอดเปิดวงจร (Open Circuit) กระแสจะไม่สามารถไหลผ่านไดโอดได้ดังนั้นหากนำไปเขียนกราฟไดโอดใน
อุดมคติโดยให้กระแสไหลผ่านไดโอด คือ แกนตั้งแทนด้วย ID และแรงดันตกคร่อมไดโอด คือ แกนนอนแทน
ด้วย VD ดังรูปที่ 1.8 ในกรณีไดโอดในอุดมคติจะสมมติให้ไดโอดไม่มีคา่ ความต้านทาน หมายถึงไม่มีแรงดันตก
ครอ่ มตัวไดโอด

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
คำนวณเกีย่ วกบั ไดโอดในโอกาสต่อไป ดังน้ัน ขณะท่ียงั ไมม่ ีการไบแอสไดโอดจะเปรียบเสมือนค่าความต่างศักย์
ภายใน (Built in Potential) รอยตอ่ พเี อน็ ขณะยังไม่มีการให้ไบแอสลักษณะดังรปู ท่ี 2.3

11

VD

วงจรสัญลกั ษณ์

รปู ท่ี 1.9 รอยต่อพเี อ็นขณะยังไม่ไบแอส

ถ้าต้องการให้ไดโอดในทางปฏิบัตินำกระแสนั้น สามารถทำได้โดยการจ่ายแรงดันไฟฟ้าค่า ๆ หนึ่งซึ่ง

จะต้องมีค่ามากกว่าแรงดันเสมือน ให้ตกคร่อมไดโอด โดยที่แรงดันเสมือนอาจเรียกอีกชื่อหนึ่งว่า แรงดันใน

การเปิด (Turn on Voltage: VT ) โดยที่ค่า VT ของไดโอด คือ

เจอรเ์ มเนียมไดโอด VT = 0.3 V

ซิลิกอนไดโอด VT = 0.7 V

1.2.3 การไบแอสไดโอด
การไบแอสไดโอด คือ การป้อนแรงดันให้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพ่ือให้ไดโอดทำงานตามท่ีต้องการ
แบ่งออกเป็น 2 ลักษณะคือ การไบแอสตรง (Forward Bias) และการไบแอสกลับ (Reverse Bias) โดยการ
ไบแอสแต่ละแบบสามารถอธิบายได้ดงั นี้
การไบแอสตรง
การไบแอสตรง หมายถึง ศักย์ทแี่ อโนดสงู กว่าแคโทด หรอื ทีเ่ ข้าใจง่าย ๆ คือ ขั้วบวกของ
แหลง่ จา่ ยปอ้ นให้กับแอโนด และขว้ั ลบของแหล่งจา่ ยป้อนให้กับแคโทด โดยการไบแอสตรงแสดงดังรูปที่ 1.10

VD

วงจรสัญลกั ษณ์

รูปท่ี 1.10 การไบแอสตรงไดโอด

12
จากรูปท่ี 1.10 เม่อื จา่ ยไบแอสตรงไดโอด ผลท่ีเกิดขน้ึ คือ บรเิ วณปลอดพาหะจะแคบมาก กลา่ วคอื คา่
ความต้านทานของไดโอดจะต่ำลง ดังนั้น กระแสจึงไหลผ่านไดโอดได้ และแรงดันตกคร่อมไดโอดจะมีค่าต่ำ
ประมาณ 0.7 V
หากนำกระแสที่ไหลผ่านไดโอด และแรงดันที่ตกคร่อมไดโอดไปเขียนกราฟแสดงความสัมพันธ์ของ
กระแสและแรงดนั จะไดก้ ราฟดังรูปท่ี 1.11

รูปท่ี 1.11 กราฟแสดงความสมั พันธ์ระหว่างกระแสและแรงดนั เม่อื ไดโอดไดร้ บั ไบแอสตรง
ทีม่ า : http://ceemooboss.blogspot.com/2015/11/voltage-regulator-circuits.html
กราฟ IF คือ กระแสท่ีไหลผ่านไดโอด

VF คอื แรงดันท่ตี กคร่อมไอโอด
การไบแอสกลับ
การไบแอสกลับ หมายถึง การท่ีข้ัวแอโนดของไดโอดได้รบั ศักย์ไฟฟ้าตำ่ กวา่ ขัว้ แคโทด กรณนี ี้
จะทำให้บรเิ วณปลอดพาหะขยายกว้างขึ้น ลักษณะการไบแอสกลับแสดงดงั รูปที่ 1.12

D

=VR R VR R

รปู ท่ี 1.12 การไบแอสกลบั ไดโอด

13
จากรปู ที่ 1.12 การไบแอสกลับไดโอด เนอ่ื งจากจะมีพาหะข้างน้อยแพร่กระจายตรงบริเวณรอยต่ออยู่
จำนวนหนง่ึ ทำใหม้ ีกระแสจำนวนหน่ึงไหลผ่านไดโอดได้ ซ่ึงปรมิ าณกระแสนีม้ ีค่าน้อยมาก ซงึ่ การวดั มีหน่วยได้
เปน็ µA และเรียกกระแสนว้ี า่ กระแสรั่วไหล (Leakage Current)
เมื่อเพิ่มแรงดันไบแอสกลับมากขึ้นเรื่อย ๆ ปริมาณกระแสรั่วไหลจะเพิ่มมากขึ้นเช่นกัน จนถึงจุดที่
ไดโอดนำกระแสเพิ่มมากขึ้นถึงจุด ๆ หนึ่ง เรียกว่า กระแสอิ่มตัวย้อนกลับ (Reverse Saturation Current :
IS) โดยแรงดันไฟฟ้าที่จุดนี้เรียกว่า แรงดันพังทลาย (Breakdown Voltage) กราฟแสดงความสัมพันธ์ขณะ
ไบแอสกลบั ไดโอดแสดงดังรปู ที่ 1.13

รปู ท่ี 1.13 กราฟแสดงความสัมพันธร์ ะหว่ากระแสและแรงดันขณะไบแอสกลับไดโอด

จากรปู ที่ 1.13 ถา้ จา่ ยแรงดันไบแอสกลับสูงขึน้ จนถึงจุดสูงสุดที่ไดโอดสามารถทนได้ จะเรียกแรงดันที่
จุดนี้ว่า แรงดันพังทลายซีเนอร์ (Zener Breakdown Voltage: VZ) และถ้าแรงดันไบแอสกลับสูงกว่า VZ จะ
เกิดความร้อนสะสมขึ้นที่รอยต่อพีเอ็นของไดโอดมากขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งจะส่งผลให้ไดโอดได้ รับความเสียหายได้
โดยเรียกแรงดันที่ทำให้ไดโอดเสียหายนี้ว่า แรงดันพังทลายอวาลานซ์ (Avalance Breakdown Voltage) ซึ่ง
แรงดันที่กล่าวมาทั้งหมดนั้น ไดโอดแต่ละเบอร์จะมีค่าแรงดันแตกต่างกัน ปกติการนำไดโอดไปใช้งานจะใช้
ในกรณีของการไบแอสตรงเท่านั้น โดยจะต้องทราบพิกัดแรงดันและกระแสต่าง ๆ ก่อนการนำไปใช้งานเสมอ
เพื่อปอ้ งกันไมใ่ หไ้ ดโอดได้รบั ความเสียหายได้ กราฟลกั ษณะสมบตั ิของไดโอดแสดงดงั รูปที่ 1.14

14

รูปท่ี 1.14 กราฟลกั ษณะสมบัติของไดโอด
ทมี่ า : หนงั สือวิชาอปุ กรณอ์ เิ ลก็ ทรอนิกสแ์ ละวงจร
1.2.4 ชนดิ ของไดโอด และเบอรไ์ ดโอด
การนำไดโอดไปใช้งานจำเป็นต้องเข้าใจคุณลักษณะทางไฟฟ้าของไดโอด เพื่อเป็นการป้องกันไม่ให้
ไดโอดไดร้ ับความเสียหาย โดยจะต้องมีความเข้าใจในเบอ้ื งต้นดังนี้
ชนดิ ของไดโอด
ไดโอดแบง่ ออกไดห้ ลายประเภทดงั นี้
1. แบบทใ่ี ชง้ านท่ัวไป (General Purpose) ส่วนใหญ่เป็นซิลกิ อนไดโอด สามารถทนแรงดนั
และกระแสได้สูง เป็นไดโอดใช้กับความถี่ต่ำ คือ ความถี่ไม่เกิน 1 KHz แรงดัน 50-1,000 V ตัวอย่างเบอร์
ไดโอดทีใ่ ชง้ านบ่อยในวงจรเรียงกระแส เช่น 1N4001-1N4007 และ 1N5401-1N5408 เปน็ ตน้
2. แบบฟื้นตัวเร็ว (Fast Recovery) เป็นไดโอดที่มีคุณสมบัติเหมือนกับแบบแรก แต่เป็นไดโอดที่
นำไปใชง้ านทค่ี วามถี่สงู กว่า 250 KHz แรงดัน 50-600 V
3. แบบเร็วยิ่ง (Ultra Fast) เป็นไดโอด ที่นำไปใช้ในวงจรสวิตชิ่งทำงานได้ที่ความถี่สูงประมาณ 10
MHz แรงดัน 200-1,500 V

15

4. แบบซอตต์กี (Schottky Diode) เป็นไดโอดชนิดพิเศษนำไปใช้ในวงจรสวิตชิ่งข้อดี คือ แรงดันตก
ครอ่ มขณะไบแอสตรงมีคา่ ประมาณ 0.4 V ใช้กับความถส่ี ูง 250 kHz-5 MHz

เบอร์ไดโอด
การกำหนดเบอร์ไดโอดโดยทั่วไปจะขึ้นต้นด้วย 1N และตัวเลขเรียงลำดับไป ยกตัวอย่าง เช่น

1N60, 1N4148, 1N4001 และ 1N5408 เป็นต้น โดยไดโอดแต่ละเบอร์มีคุณลักษณะทางไฟฟ้าแตกต่างกัน
สามารถดูจากคู่มือการใช้งานหรือรายละเอียดทางเทคนิค ซึ่งกำหนดมาจากบริษัทผู้ผลิตไดโอด ตัวอย่าง
เบอร์ไดโอดแสดงดงั ตารางที่ 1.2

ตารางที่ 1.2 เบอรไ์ ดโอดและพิกัดทางไฟฟ้าสงู สุด

Maximum Rating (TA = 25 °C unless otherwise noted)

Parameter Symbol 1N 1N 1N 1N 1N 1N 1N Unit

4001 4002 4003 4004 4005 4006 4007

Maximum Repetitive Peak VRRM 50 100 200 400 600 800 1000 V

Reverse Voltage

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

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

Maximum Average Forward IF (AV) 1.0 A
Rectifier

การแปลความหมายไดโอด
จากตารางที่ 1.2 พิกัดทางไฟฟ้าสูงสุด (Maximum Rating) ซึ่งทดสอบที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส

โดยพิกดั ทางไฟฟ้าที่จำเป็นตอ้ งทราบ พออธิบายได้ดังน้คี อื
1. แรงดันไบแอสกลับสูงสุด (Maximum Repetitive Peak Reverse Voltage: VRRM) คือ แรงดัน

ไบแอสกลับสูงสุดท่ีไดโอดสามารถทนได้ โดยแสดงเป็นแรงดนั พีคสูงสุด เชน่ เบอร์ 1N4001 เท่ากับ 50 V และ
เบอร์ 1N4007 เท่ากับ 1,000 V เป็นต้น ค่าแรงดันไบแอสกลับสูงสุด ในบางครั้งเรียกว่า แรงดันย้อนกลับพีค
(Peak Inverse Voltage: PV)

2. แรงดันทใ่ี ช้งานจรงิ สงู สุด (Maximum RMS Voltage: VRMS) คอื แรงดันสูงสดุ ท่ีไดโอด

16
สามารถทนได้ เป็นค่าแรงดันที่ใช้งานจริง ซึ่งสามารถวัดได้ด้วยเอซี่โวลต์มิเตอร์ เช่นเบอร์ 1N4001 เท่ากับ
35 V และเบอร์ 1N4007 เทา่ กับ 700 V เป็นตน้

3. แรงดนั ไฟตรงสูงสดุ (Maximum DC Blocking Voltage: VDC) คือ แรงดันสูงสดุ ท่ไี ดโอด
สามารถทนได้ โดยเป็นแรงดันเฉลี่ยวัดได้โดยใช้ดีซีโวลต์มิเตอร์ เช่น เบอร์ 1N4001 เท่ากับ 50 V และเบอร์
1N4007 เท่ากบั 1,000 V เป็นต้น

4. กระแสไบแอสตรงสูงสุด ( Maximum Average Forward Rectifier Current: IF ) คอื
กระแสสูงสุดที่ไหลผ่านไดโอดโดยที่ไดโอดสามารถทนได้ โดยเป็นกระแสเฉลี่ยวัดได้โดยใช้ดีซีแอมมิเตอร์ จาก
ตารางที่ 2.1 ไดโอดทุกเบอรต์ ัง้ แต่เบอร์ 1N4001 ถึงเบอร์ 1N4007 ทนกระแสไดเ้ ทา่ กับ 1 A

นอกจากพกิ ัดทางไฟฟ้าทกี่ ล่าวมาในข้างต้นแลว้ ยังมีรายละเอียดอื่น ๆ อกี ซึ่งสามารถศกึ ษา
เพม่ิ เตมิ จากรายละเอียดทางเทคนิคต่าง ๆ จาก บรษิ ัทผผู้ ลติ ดงั นนั้ ในการนำไดโอดไปใช้งานอย่างน้อยจะต้อง
ทราบกระแส IF และแรงดัน PIV เพอ่ื ป้องกันความเสยี หายไมใ่ ห้เกิดขนึ้ กบั ตัวไดโอด

1.2.5 ตรวจสอบไดโอดดว้ ยโอห์มมเิ ตอร์
ลักษณะของไดโอดเมื่อดูจากรูปร่างภายนอกของโดโอด ซึ่งจะทราบตำแหน่งขั้วของไดโอด และเบอร์

ไดโอดที่พิมพ์ไว้บนตัวถังของไดโอด แต่ก็มีไดโอดบางตัวที่มีขนาดเล็กไม่สามารถพิมพ์เบอร์ไดโอดที่ตัวถังได้
ทั้งหมด แตอ่ าจจะพมิ พ์แคร่ หัสไดโอด ลักษณะรูปร่างของโดโอด แสดงดังรปู ที่ 1.15

รูปท่ี 1.15 ลกั ษณะรูปร่างของโดโอด

จากรูปที่ 1.15 จดุ สงั เกตบนตวั ถงั ไดโอดจะเป็นสีเทาคาดดำ หมายถึง ขัว้ แคโทด แตถ่ า้ ไดโอดใชง้ านใน
วงจร ตำแหน่งจดุ สงั เกตอาจจะลบ จนสังเกตไมไ่ ด้ วธิ กี ารทราบตำแหนง่ ขัว้ สามารถวัดไดโ้ ดยใชโ้ อห์มมเิ ตอร์

การตรวจสอบไดโอด มีจุดประสงค์เพื่อต้องการทราบขั้วไดโอดหรือนิยมเรียกว่า ขาไดโอดสำหรับ
ไดโอดที่มีรูปร่างดังรูปที่ 1.15 สามารถทราบตำแหน่งขั้วจากรูปร่างภายนอก และถ้าต้องการทราบว่าไดโอด

17

ตัวนั้น สามารถใช้งานได้หรือไม่นั้น ทำได้โดยใช้เครื่องวัดไฟฟ้าที่หาได้ง่ายและสะดวกที่สุดสำหรับการ
ตรวจสอบไดโอดคอื แอนะลอกมลั ตมิ ิเตอรห์ รอื มัลตมิ เิ ตอร์แบบเข็มชี้ การใช้โอห์มมิเตอรม์ ีรายละเอียดดังน้ี

1.2.5.1 การวัดหาข้วั ไดโอด
ถ้าจุดสังเกตบนตวั ถังของไดโอดดังรูปท่ี 2.9 ไม่สามารถบอกตำแหน่งขั้วได้ การตรวจสอบหาข้ัวไดโอด
ทำได้โดยใช้แอนะลอกมัลติมเิ ตอร์คือตั้งย่านวัด Rx1 วดั ขว้ั ไดโอดแล้วอา่ นค่าความตา้ นทานที่ได้ และสลับสาย
วดั อกี ครัง้ หน่ึง สามารถสรปุ ตำแหนง่ ขว้ั ของไดโอดคือ ถา้ ไดโอดได้รบั ไบแอสตรง จะอ่านคา่ ความต้านทานได้
ประมาณ 5-10 โอห์ม สายวัดสีดำซึ่งจ่ายไฟบวกจากแบตเตอรี่ภายในมิเตอร์ ณ ตำแหน่ง สายวัดนี้สัมผัสอยู่
กบั ข้ัวไดโอดแลว้ อา่ นคา่ ได้ 5-10 โอหม์ ขั้วไดโอดนี้ คอื แอโนด น่ันหมายถึง อีกขัว้ หน่งึ คือแคโทด การตรวจสอบ
ใหม้ ่ันใจว่าไดโอดสามารถใช้งานไดค้ อื ตัง้ ยา่ นวัด RX1Ok วัดข้ัวไดโอดแบบไบแอสกลับและอา่ นค่าได้เทา่ กบั ∞
โอหม์ สรุปไดว้ า่ ไดโอดดี สามารถนำไปใช้งานได้
1.2.5.2 การตรวจสอบอาการเสียของไดโอด
อาการเสียทเ่ี กดิ ขนึ้ กบั ไดโอดแบง่ ออกเป็น 3 ลกั ษณะคอื

1. ไดโอดลัดวงจร กรณไี ดโอดลดั วงจร คอื ตัง้ ยา่ นวัด Rx1 วดั ขั้วไดโอดแล้วอา่ นคา่ ความ
ต้านทานได้เท่ากับศูนย์โอห์ม และสลับสายวัดอีกครั้งหนึ่งอา่ นค่าความต้านทานได้ศูนย์โอห์ม สรุปได้ว่าไดโอด
ตวั น้ีลดั วงจร

2. ไดโอดขาด กรณีไดโอดขาด คอื ตั้ง ย่านวดั Rx10k วดั ขว้ั ไดโอดทั้งสองคร้ัง แล้วอา่ นค่า
ความต้านทานไดเ้ ท่ากบั ∞ โอหม์ ท้ังสองคร้งั สามารถสรุปไดว้ า่ ไดโอดขาด

3. ไดโอดร่ัว สามารถตรวจสอบได้ โดยถา้ ไดโอดตวั นั้นรว่ั ไหลท่ีแรงดันไฟฟ้าต่ำ ๆ ซ่ึง
สามารถทำไดโ้ ดยการจา่ ยไบแอสกลบั หรือวดั โดยใชย้ า่ นวดั Rx10k ซึ่งปกติเขม็ จะตอ้ งชีท้ ่ี ∞ โอห์ม แตถ่ ้าเข็มช้ี
ค่าแม้แต่นิดเดียว ก็สามารถสรุปได้ว่า ไดโอดตัวนั้นเสียในลักษณะรั่ว แต่ถ้าไดโอดตัวนั้นเกิดรั่วไหลท่ี
แรงดันไฟฟ้าสูง ๆ การวัดด้วยวิธีข้างต้นอาจจะไม่ได้ผล และไม่สามารถสรุปอาการเสียที่ชัดเจนได้ ดังน้ัน
การตรวจสอบอาการร่ัวเปน็ เพียงวิธกี ารข้นั พนื้ ฐานเทา่ นั้น

1.3 การประยกุ ตใ์ ช้งานใดโอด
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่อยู่ภายในเครื่องรับวิทยุ เครื่องรับโทรทัศน์ เครื่องเสียง ส่วนใหญ่จะใช้

แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงเล้ียงวงจร โดยแรงดันที่ได้เกิดจากการทำงานของอุปกรณอ์ ิเล็กทรอนิกส์ที่มีคณุ สมบตั ิ
ในการเปลี่ยนกระแสไฟสลับเป็นไฟกระแสตรง เรียกว่า ไดโอด ดังนั้นในหน่วยการเรียนนี้จะกล่าวถึง การใช้
ไดโอดในวงจรเรียงกระแส และการนำไดโอดไปใชง้ านในวงจรตัดสัญญาณ วงจรปรับแตง่ สญั ญาณ และวงจรทวี
แรงดนั การนำไดโอดไปประยุกตใ์ ช้งาน มีรายละเอียดดังน้ี

18

1.3.1 วงจรเรยี งกระแส
วงจรเรยี งกระแส (Rectifier Circuit) คือวงจรท่ที ำหน้าทเ่ี ปลย่ี นสญั ญาณไฟฟ้ากระแสสลบั หรือไฟเอซี
ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรงหรือไฟดีซี วงจรเรียงกระแสแบ่งตามลักษณะของรูปคลื่นเอาต์พุตได้ 2 แบบ
ใหญ่ ๆ คือวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่น (Half Wave Rectifier) และวงจรเรียงกระแสเต็มคลื่น (Full Wave
Rectifier) โดยที่วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นมีการจัดวงจรออกเป็น 2 แบบย่อย ๆ คือวงจรเรียงกระแสเตม็ คล่นื
แบบบริดจโ์ ดยใช้ไดโอดจาํ นวน 4 ตวั และวงจรเรยี งกระแสเต็มคลื่นแบบท่ีใช้ไดโอด 2 ตัวซง่ึ หมอ้ แปลงที่ใช้ต้อง
มขี ั้วตอ่ กลางทีข่ ดทุตยิ ภมู ิ โดยมีรายละเอยี ดเบือ้ งต้นดงั น้ี
1.3.1.1 วงจรเรียงกระแสคร่ึงคลื่น (Half Wave Rectifier)

รูปท่ี 1.16 วงจรเรียงกระแสครึง่ คลืน่

จากวงจรรปู ที่ 1.16 การทำงานของวงจร เพื่อให้ง่ายจะสมมติให้ไดโอดไม่มีค่าความตา้ นทาน เรียกวา่
ไดโอดในอุดมคติ เมือ่ มสี ัญญาณไซน์ซีกบวก (หรือช่วง 0- ) เข้ามาท่ีตวั ไดโอด ท่ีแอโนดได้รบั ศกั ยไ์ ฟฟ้าสูงกว่า
แคโทด หรือไดโอดได้รับใบแอสตรง จะมีกระแสไหลผ่านไดโอด ดังนั้น แรงดันที่เอาต์พุต Vo มีค่าเท่ากับ Vm
ต่อมาสัญญาณไซน์ซีกลบ (ช่วง - 2 ) ไดโอดไดร้ ับใบแอสกลับ จะไม่มีกระแสไหลผา่ นไดโอด ดังน้ันแรงดัน
ท่ีเอาตพ์ ตุ เท่ากบั ศูนย์

การหาค่าเฉลย่ี หาไดจ้ ากสมการ คอื

แรงดันไฟเฉลีย่ หาไดจ้ าก Vdc = Vav = Vm = 0.318 V = 0.45V
π

กระแสไฟเฉล่ียหาได้จาก Idc = Iav = Im = 0.318 Im = 0.45 Irms
π

กรณที ่คี ิดแรงดันตกคร่อมไดโอด (V) จะได้

V ≅ 0.318 (V − V )

โดยที่

VK = 0.7 V สำหรับซิลกิ อนไดโอด

19

คา่ แรงดันยอ้ นกลับพีค (Peak Inverse Voltage: PIV หรอื Peak Reverse Voltage: PRV)
ค่าแรงดันย้อนกลับพีค เป็นพิกัดแรงดันไฟฟ้าที่มคี วามสำคัญต่อการออกแบบวงจรเรียงกระแส ซึ่งจะ
ชว่ ยใหก้ ารเลอื กใช้งานไดโอดอย่างปลอดภยั พิจารณาจาก

PIV ≥ V สำหรบั วงจรเรยี งกระแสครงึ่ คลน่ื
ตัวอย่างที่ 3.1 จากวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นดงั รูปที่ 1.17 จงหาคำนวณหาแรงดันไฟตรง (VDC) และ
เขียนรูปคลน่ื อนิ พุตและเอาตพ์ ตุ

Transforme 6V Vd VOUT
0V RL
220V
AC input

รูปท่ี 1.17 วงจรเรยี งกระแสแบบครึ่งคลืน่

วธิ ที ำ Vdc = Vav = Vm = 0.318 Vm = 0.45 V
แรงดันไฟเฉล่ียหาได้จาก
กระแสไฟเฉล่ียหาไดจ้ าก π

Idc = Iav = Im = 0.318 Im = 0.45 Irms
π

ขอ้ ควรทราบ วดั โดยใช้เอซีโวลติมิเตอร์
1. วัดแรงดนั ไฟฟ้ากระแสสลับท่ขี ดทตุ ิยภูมิ (Vi) เทา่ กับ 6 Vrms วัดโดยใช้ออสซิลโลสโคป
2. วดั แรงดนั ไฟฟา้ กระแสสลับทข่ี ุดทุตยิ ภมู ิ (Vi) เทา่ กับ 8.4856 VP วดั โดยใช้ดซี โี วลตม์ เิ ตอร์
3. วัดแรงดนั ไฟฟา้ กระแสตรง (Vdc) หรือ Vav เท่ากับ 2.7 V

Vi(V) V0(V)

Vm Vm VAV ω
0 ω 0
2π 3π π 2π 3π
π

รูปท่ี 1.18 รปู คลน่ื อนิ พตุ และเอาต์พุตของวงจรเรียงกระแสครง่ึ คล่นื

20

คำนวณหา Vm หรือ VP

Vm = Vrms × √2 = 6V × 1.414 = 8.485 Vp

หรอื Vm = 16.97 Vp − P

คำนวณหา Vdc หรือ Vav

Vdc = Vav = Vm = 0.318 × 8.485 V = 2.698 V ตอบ
π ตอบ

หรอื

Vdc = 0.45 Vrms = 0.45 × 6V = 2.7V

Vi(V) V0(V)

Vm +8.485 Vm +8.485 VAV = 2.7 V
ω 0
0 2π 3π π 2π ω
π 3π
-8.485
-Vm

รูปท่ี 1.19 รูปคลื่นอนิ พุตและเอาต์พุตของวงจรเรยี งกระแสคร่ึงคลนื่

1.3.1.2 วงจรเรียงกระแสเตม็ คลืน่ (Full Wave Rectifier)
วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นใช้หมอ้ แปลงมีขัว้ ตอ่ กลางที่ขดทตุ ิยภมู ิ แบบใช้ไดโอด 2 ตวั

D1
1N4007

RL VOUT

AC input D2
1N4007

รปู ท่ี 1.20 วงจรเรียงกระแสเตม็ คลืน่ ใช้หมอ้ แปลงมีข้วั ตอ่ กลางท่ีขดทตุ ยิ ภูมิ แบบใช้ไดโอด2 ตัว

จากวงจรรูปที่ 1.20 ซงึ่ กอ่ นอน่ื ต้องเข้าใจก่อนว่าที่ขดทุติยภูมิของหม้อแปลง สญั ญาณไฟเอซีจะมีเฟส
ตรงข้ามกันเสมอ กลา่ วคอื ถา้ ขาดา้ นบน (Vi1) เป็นสญั ญาณซีกบวก ดังนั้น บอดา้ นล่าง (Vi2) จะต้องเป็นซีกลบ

21

การทำงานของวงจรพออธิบายได้ดังนี้ คือ เมื่อสัญญาณซีกบวกเข้ามาไดโอด D1 จะได้รับไบแอสตรง ทำให้มี
กระแสไหลผา่ น ดังนัน้ แรงดนั ที่เอาตพ์ ตุ Vo มีค่าเทา่ กับ Vm ซง่ึ เกดิ จากการทำงานของ D1

ต่อมาเม่ือสญั ญาณกลับเข้ามาทไี่ ดโอด D2 จะได้รับไบแอสตรง ทำใหม้ ีกระแสไหลผา่ น ดงั น้ัน แรงดันที่
เอาต์พตุ Vo มคี ่าเท่ากับ Vm ซงึ่ เกดิ จากการทำงานของ D2 ดงั นน้ั จึงกลา่ วได้ว่าใน 1 ไซเกิลไดโอด D1 และ D2
จะทำงานสลบั กัน

1.3.1.2 วงจรเรยี งกระแสเต็มคลื่นแบบบรดิ จ์ ดว้ ยไดโอด 4 ตวั

D3 D1

RL
D2 D4

รปู ท่ี 1.21 วงจรเรยี งกระแสเต็มคล่ืนแบบบรดิ จ์ ดว้ ยไดโอด 4 ตัว

จากรูปท่ี 1.21 การทำงานของวงจรนจี้ ะเหมอื นกนั กบั แบบแรก ต่างกันทีไ่ ดโอด 2 ตวั จะทำงานพร้อม
กัน ขอ้ ดีของวงจรน้ีคอื ไมจ่ ำเป็นตอ้ งใชห้ ม้อแปลงแบบมขี ั้วต่อกลางที่ขดทุตยิ ภูมิ

1.3.2 วงจรตดั สญั ญาณ
วงจรตัดสัญญาณ (Clipper Circuit) เป็นวงจรที่ทำหน้าที่ตัดสัญญาณอินพุตบางส่วนที่ไม่ต้องการ
ออกไป เพื่อให้ได้ขนาดของสัญญาณเอาต์พุตตามที่ต้องการ โดยที่สัญญาณเอาต์พุตที่ได้เกิดจากผลรวม หรือ
ผลต่างของสัญญาณอินพุตกับแหล่งจ่ายอ้างอิง วงจรตัดสัญญาณแบ่งออกเป็น 2 แบบคือ แบบอนุกรม และ
แบบขนาน แต่ละแบบพอสรุปได้ ดงั น้ี

1.3.2.1 วงจรตัดสัญญาณแบบอนกุ รม (Series Clipper Circuit)
วงจรตัดสัญญาณแบบอนุกรม คือวงจรที่ต่อไดโอดอนุกรมกับโหลดซึ่งมีลักษณะเหมือนกับวงจรเรียง
กระแสครึง่ คล่นื ลักษณะการตอ่ วงจรตดั สญั ญาณแบบอนุกรมแสดงดงั รูปที่ 1.22

Vinput + + VOutput
Vinput D R VOutput

--

รูปท่ี 1.22 วงจรตัดสัญญาณแบบอนกุ รมเม่ือป้อนอนิ พุตรูปคลืน่ สี่เหลย่ี ม

22

Vinput VOutput

รูปท่ี 1.23 วงจรตัดสัญญาณแบบอนกุ รมเมอ่ื ปอ้ นอนิ พตุ รปู คล่นื สามเหลย่ี ม

จากรปู ที่ 1.22 และรปู ท่ี 1.23 การทำงาน คอื เมื่อมสี ัญญาณอนิ พตุ กบวกเขา้ มาไดโอดจะได้รบั ไบแอส
ตรง ซึ่งจะนำกระแส และเม่ือสญั ญาณซีกลบผา่ นเข้ามาไดโอดไดร้ ับไบแอสกลบั ซ่ึง จะไม่นำกระแส สัญญาณที่
เอาต์พุตเท่ากับศูนย์ ในการอธิบายจะสมมติให้ไดโอดเป็นไดโอดอุดมคติ ดังนั้น สัญญาณเอาต์พุตที่ได้จะมี
สัญญาณซกี บวกเท่านั้นจะผา่ นไปทเ่ี อาตพ์ ุต

1.3.2.2 วงจรตัดสญั ญาณแบบขนาน (Parallel Clipper Circuit)
วงจรตัดสัญญาณแบบขนานคือวงจรทีไ่ ดโอดตอ่ ขนานกับจุดเอาตพ์ ุตลักษณะการจดั วงจรตดั สัญญาณ
แบบขนานแสดงดงั รปู ที่ 1.24

Vinput +R + VOutput

Vinput D VOutput

--

รูปท่ี 1.24 วงจรตัดสญั ญาณแบบขนานเมื่อป้อนอินพุตรปู คลน่ื สเ่ี หล่ยี ม

วงจรตัดสัญญาณเม่ือมแี หลง่ จ่ายแรงดนั อา้ งอิงตอ่ ร่วมวงจร ดงั นั้น สญั ญาณเอาต์พุต จะต้องพิจารณา
ระดบั แรงดนั ที่ตอ่ และอยู่ และสญั ญาณอินพตุ ท่ีป้อนเขา้ สวู่ งจร

1.3.3 วงจรปรบั ระดับสัญญาณ
วงจรปรับระดับสัญญาณ (Clamper Circuit) คือ วงจรที่ทำหน้าที่นำเอาแรงดันไฟตรงไปผสมเข้ากับ
สัญญาณไฟสลับ เพื่อทำให้ได้สัญญาณเอาต์พุตตามต้องการ ลักษณะของวงจรปรับระดับสัญญาณ แสดงดังรปู
ที่ 1.25

23

++

-Vinput R Voutput
10V -

รปู ที่ 1.25 วงจรปรบั ระดบั สัญญาณที่มคี ลื่นไซน์เปน็ อนิ พตุ

จากรูปท่ี 1.25 ป้อนคลื่นไซน์ขนาด 40 VP-P โดยวงจรประกอบด้วยไดโอดและแหล่งจ่ายแรงดันขนาด
10 V ดังนั้น สัญญาณเอาต์พุต จะยกระดับรูปคลื่นไซน์ซีกบวกเท่ากับ +30 V และสัญญาณคลื่นไซน์ซีกลบ
เทา่ กบั -10 V

การประยุกต์ใช้งานวงจรปรบั ระดับสญั ญาณ เช่น ในเครื่องรับโทรทัศนเ์ พือ่ ตั้งระดับแสงใหก้ ับจอภาพ
เนื่องจากสัญญาณภาพที่ส่งมาจากเครื่องส่งโทรทัศน์จะประกอบด้วยสัญญาณภาพและสัญญาณควบคุม แต่
เนื่องจากการแสดงผลที่จอภาพจะตอ้ งให้แสดงผลเพยี งสญั ญาณภาพเพยี งอย่างเดียว โดยการตั้งระดบั สัญญาณ
ตั้งแต่ระดับดำ (Black Level) ไปถึงระดับขาว (White Level) หากสัญญาณต่ำกว่าระดับ เช่น สัญญาณลบ
เสน้ สะบัดกลบั หรอื สัญญาณซิงโครไนซ์ซ่ึงควบคุมการสแกน ซง่ึ เป็นสญั ญาณท่ไี ม่ต้องการให้ไปปรากฏท่ีจอภาพ
จึงอาศัยการทำงานของวงจรปรับระดับสัญญาณ

1.3.4 วงจรทวีแรงดัน
วงจรทวแี รงดนั (Voltage Multiplier) คือ วงจรท่สี ามารถกำเนิดแรงดนั ไฟฟา้ กระแสตรงขนาดแรงดัน
ได้สูงขึ้น แต่จ่ายกระแสไฟฟ้าได้ค่าต่ำ ๆ โดยใช้ไดโอดและตัวเก็บประจุเพื่อทำให้แรงดันอินพุตของวงจรสูงข้ึน
หลายเท่าตัวโดยนำไปใช้งานลักษณะต่าง ๆ เช่น ในวงจรสร้างแรงดันไฟสูงในเครื่องรับโทรทัศน์เครื่องกรอง
อากาศบริสทุ ธ์ิ (Lonizer) ไม้ตยี ุง เปน็ ตน้
1.3.4.1 วงจรทวีแรงดนั 2 เท่า (Voltage Doublers)
วงจรทวีแรงดัน 2 เท่าโดยทั่วไปแบ่งออกได้ 2 โดยแต่ละแบบมีรายละเอียดดังนี้ 1. วงจรทวีแรงดัน 2
เท่าแบบครง่ึ คล่ืน และ 2. วงจรทวีแรงดัน 2 เท่าแบบเต็มคลื่น
1.3.4.2 วงจรทวแี รงดนั 3 เทา่ (Voltage Triple)
วงจรทวีแรงดัน 3 เท่าโดยทั่วไปแบ่งออกได้ 2 แบบคือแบบครึ่งคลื่นและแบบเต็มคลื่นโดยวงจรทวี
แรงดัน 3 เท่าแบบครึ่งคลื่นมีรายละเอียดดังนี้ (ส่วนวงจรทวีแรงดัน 3 เท่าแบบเต็มคลื่นจะไม่ขอกล่าว
รายละเอียดในทนี่ วี้ งจรทวแี รงดนั 3 เทา่ แบบคร่ึงคลนื่
1.3.4.3 วงจรทวีแรงดนั 4 เทา่ (Voltage Quadrupler) ดงั รูปที่ 1.26

24

C1=10µF C3=10µF

6V D1 D4 D3 D2
Vinput 1N4005 C2=1µNF4005 1N4005 C4=11N04µ0F05
0

+ VOUTput -

Voltage Quadrupler Vout = 4 Vin
รูปที่ 1.26 วงจรทวแี รงดนั 4 เท่า

จากรปู ท่ี 1.26 สามารถหาแรงดันเอาต์พุตเท่ากับ Vo = 4Vin
การนำวงจรทวแี รงดนั ไปประยกุ ตใ์ ช้งาน ได้แก่ วงจรสร้างแรงดนั ไฟสงู ในเคร่ืองรบั โทรทัศน์เคร่อื ง
กรองอากาศบริสทุ ธิ์ (Lonizer) วงจรไมต้ ียงุ เปน็ ต้น

25

ควิ อาร์โค้ด

แบบทดสอบหลังเรยี นหนว่ ยที่ 1

ใบงานท่ี 1 ใบงานที่ 2 ใบงานที่ 3

หน่วยที่ 2
ทรานซสิ เตอร์

หัวข้อเร่ือง
2.1 ทรานซิสเตอร์
2.1.1 โครงสร้าง และสญั ลกั ษณข์ องทรานซิสเตอร์
2.1.2 คณุ สมบตั ขิ องทรานซสิ เตอร์
2.1.3 ชนิดของทรานซิสเตอร์ และเบอร์ทรานซิสเตอร์
2.1.4 การตรวจสอบทรานซสิ เตอร์
2.2 การไบแอสทรานซสิ เตอร์
2.2.1 สภาวะแอก็ ทีฟ
2.2.2 สภาวะอิ่มตวั
2.2.3 สภาวะคตั ออฟ
2.2.4 วงจรขยายสัญญาณพ้นื ฐานได้ 3 แบบ

แนวคิดสำคญั
ทรานซิสเตอรเ์ ป็นอุปกรณส์ ารกึ่งตวั นำท่ีใช้ในการขยายหรือสลับสัญญาณอเิ ล็กทรอนิกส์และพลังงาน

ไฟฟ้า ทรานซิสเตอร์เป็นสว่ นหนึ่งของการสรา้ งพื้นฐานความทันสมัยของอุปกรณ์อิเล็กทรอนกิ ส์ ประกอบด้วย
วัสดุเซมิคอนดักเตอร์โดยปกติจะมีขั้วอย่างน้อยสามขั้วสำหรับเชื่อมต่อกับวงจรภายนอก แรงดันไฟฟ้าหรือ
ปัจจุบันนำไปใช้กับขั้วของทรานซิสเตอร์คู่หนึ่งควบคุมกระแสผ่านขั้วคู่อื่น เนื่องจากกำลังควบคุม (เอาต์พุต)
อาจสูงกว่ากำลังควบคุม (อินพุต) ทรานซิสเตอร์จึงสามารถขยายสัญญาณได้ วันนี้ทรานซิสเตอร์บางส่วนจะ
บรรจุเป็นรายบุคคล แต่อืน่ ๆ อีกมากมายที่พบฝงั อยใู่ นแผงวงจรไฟฟ้า
สมรรถนะยอ่ ย

แสดงความรู้เกี่ยวกบั โครงสรา้ งของทรานซสิ เตอร์ได้
จดุ ประสงค์รายวชิ า

1. เขยี นโครงสรา้ งของทรานซิสเตอรไ์ ด้
2. อธบิ ายชนิดของทรานซสิ เตอร์และโครงสร้างภายนอกได้
3. อธบิ ายหลักการทำงานพ้ืนฐานของทรานซิสเตอร์ได้
4. อธบิ ายการวดั ทดสอบทรานซิสเตอร์ได้
5. อธบิ ายการทำงานของทรานซิสเตอรใ์ นสภาวะตา่ งๆ ได้

27
บทนำ

ทรานซิสเตอร์ (Transistor) เป็นอุปกรณ์ที่พัฒนาจากไดโอด ซึ่งคุณสมบัติของทรานซิสเตอร์นั้น
หมายถึงสามารถนำไปใช้งานในด้านขยายสัญญาณ ให้มีขนาดใหญ่ขึ้นนั่นเอง โดยการป้อนสัญญาณที่มีขนาด
เล็กให้ทรานซิสเตอร์ ทรานซิสเตอรก์ จ็ ะนำกระแสได้มากทส่ี ามารถทำใหเ้ กิดสัญญาณขนาดใหญ่ทางขาออกได้
สบายๆ และทรานซิสเตอร์ยังเป็นอุปกรณ์สารก่ึงตัวนำที่สามารถทำหน้าที่ ขยายสัญญาณไฟฟ้า เปิด/ปิด
สัญญาณไฟฟ้า คงค่าแรงดันไฟฟ้า หรือกล้ำสัญญาณไฟฟ้า (modulate) เป็นต้นการทำงานของทรานซิสเตอร์
เปรียบไดก้ ับวาล์วท่ีถูกควบคุมดว้ ยสัญญาณไฟฟ้าขาเข้า เพอ่ื ปรับขนาดกระแสไฟฟา้ ขาออกที่มาจากแหล่งจ่าย
แรงดนั

2.1 ทรานซสิ เตอร์
รปู ร่างของทรานซิสเตอร์มหี ลายรปู แบบ เรามกั จะเรียกว่าตัวถัง ซง่ึ แต่ละแบบก็มชี ่อื เรียกต่างกนั

ออกไป และถา้ ทรานซิสเตอรม์ ขี นาดใหญ่ แสดงว่าทรานซสิ เตอร์นั้นสามารถนำกระแส หรอื มีกำลงั มากน้ันเอง
โครงสร้างภายในของทรานซิสเตอรน์ นั้ จะประกอบด้วยสารกงึ่ ตัวนำ P และ N มาต่อกนั 3 ตัว และมีรอยต่อ 2
รอยต่อมขี า 3 ขา ยืน้ มาจากสารกงึ่ ตวั นำนั้นๆ โดยจะเเบ่งชนดิ ทรานซสิ เตอรต์ าโครงสร้างพ้นื ฐานในการทำงาน
ของทรานซิสเตอร์คือ ทรานซิสเตอร์จะทำงานได้ ตอ่ เม่อื มีกระแสไหลเข้ามาท่ีขา B เท่านั้น หากไม่มีกระแสไหล
เข้ามา ทรานซสิ เตอร์จะไม่ทำงาน

รูปที่ 2.1 ทรานซสิ เตอร์
ทมี่ า : https://www.ai-corporation.net/2021/11/12/transistor/

2.1.1 โครงสร้าง และสัญลักษณข์ องทรานซสิ เตอร์
ทรานซสิ เตอรส์ ามารถเเบง่ ตามโครงสร้างได้ 2 ประเภทคือ

1. ทรานซิสเตอร์ชนดิ NPN
2. ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP

28

โครงสรา้ งทรานซิสเตอร์ชนดิ NPN สัญลกั ษณซ์ ิสเตอร์ชนดิ NPN
(ก) ทรานซสิ เตอร์ชนิด NPN

โครงสรา้ งทรานซสิ เตอร์ชนดิ PNP สัญลักษณซ์ สิ เตอร์ชนดิ PNP

(ข) ทรานซิสเตอร์ชนดิ PNP

รปู ที่ 2.2 โครงสร้าง และสัญลักษณ์ของทรานซสิ เตอรช์ นดิ NPN และ PNP
**โครงสร้างแบบ NPN สังเกตวา่ สญั ลกั ษณท์ รานซิสเตอร์หัวลกู ศรจะพุ่งออก
**โครงสรา้ งแบบ PNP สังเกตวา่ สัญลกั ษณท์ รานซสิ เตอรห์ ัวลกู ศรจะพุ่งเข้า
ทรานซสิ เตอร์มีขาต่อใช้งานทั้งหมดสามขา คอื ขาคอลเลก็ เตอร์ (C), ขาอมิ ติ เตอร(์ E), ขาเบส(B) และ
การนำไปใชง้ านเราตอ้ งจดั ไฟให้
ทรานซสิ เตอรท์ ำงาน เรียกวา่ การไบแอส (Bias)

2.1.2 คณุ สมบตั ขิ องทรานซิสเตอร์
สญั ญาณเข้าระหว่างขา E กับขา B
สัญญาณออกระหว่างขา C กับขา B
สัญญาณอนิ พุตเอาต์พุตมเี ฟสเหมอื นกนั (In phase)

อนิ พตุ อมิ พีแดนซ์ตำ่ เน่ืองจากทร่ี อยตอ่ ระหว่างขา B –E ไฟจา่ ยแบบไบแอสตรง
เอาต์พุตอิมพีแดนซ์สูง เนื่องจากท่ีรอยต่อระหวา่ งขา B –C ไฟจ่ายแบบไบแอสกลบั

29

อัตราการขยายกระแสหาไดจ้ าก อตั ราสว่ นระหว่างกระแสเอาตพ์ ุต (IC) หารดว้ ยกระแสอินพุต (IB)
อัตราการขยายแรงดันสูง (500 – 1,500)
AV = อตั ราการขยายแรงดนั
Vout = แรงดันเอาต์พุต
Vin = แรงดนั อนิ พตุ

นิยมใช้ในวงจรอารเ์ อฟแอมป์ เนอ่ื งจากอนิ พุตอิมพีแดนซ์ของวงจรตำ่ ทำให้แมทชิง (Matching
Impedance) กับสายอากาศซ่งึ มอี ิมพีแดนซต์ ่ำเชน่ เดียวกัน

- IE IC - IE IC
E
NPN C

VIN IB RC VOUT VIN B VOUT

IB RC

+ +
+ IE
(ก) วงจรไบแอสทรานซสิ เตอร์ ชนดิ NPN
VIN
PNP IC + IE IC
IB EC RC

RC VOUT VIN B VOUT

IB

--

(ข) วงจรไบแอสทรานซสิ เตอร์ ชนดิ PNP

รปู ที่ 2.3 วงจรไบแอสทรานซิสเตอร์ ชนดิ NPN และชนดิ NPN

2.1.3 ชนิดของทรานซิสเตอร์ และเบอร์ทรานซสิ เตอร์
ชนดิ ของทรานซสิ เตอร์ ทรานซสิ เตอร์สามารถเเบ่งตามโครงสร้างได้ 2 ประเภทคอื

1. ทรานซสิ เตอรช์ นิด NPN
2. ทรานซิสเตอรช์ นิด PNP
ทรานซิสเตอร์มาตรฐานมีสองชนดิ คือ NPN และ PNP ซึ่งมีสัญลกั ษณ์ทีแ่ ตกต่างกัน ตัวอักษร
แสดงถึงช้ันของวัสดุก่งึ ตัวนำท่ใี ช้ทำทรานซิสเตอร์ ปัจจบุ นั ทรานซสิ เตอร์ทใ่ี ชส้ ว่ นใหญเ่ ปน็ ชนดิ NPN เนื่องจาก

30
ทำง่ายจากวัสดุซิลิคอน ดังนั้นหน้านี้ส่วนมากจึงกล่าวถึงทรานซิสเตอร์ชนิด NPN และหากเราเป็นมือใหม่
สำหรับอเิ ล็กทรอนกิ ส์ เป็นการดที ี่จะเรม่ิ ตน้ ดว้ ยการเรยี นรู้ ถงึ การใชท้ รานซสิ เตอรก์ อ่ น

การอา่ นคมู่ อื ทรานซิสเตอร์
กอ่ นอืน่ ต้องรวู้ ่าทรานซสิ เตอรต์ วั ท่ีจะแทนมแี ดมป์หรอื ไมม่ ี แดมป์กค็ อื มไี ดโอดต่อระหว่างขา C,E ของ
ทรานซิสเตอร์ เมื่อรู้แล้วก็เลือกจาก กระแสที่ใช้ของตัวเก่าเทียบกับตัวใหม่ โดยกระแสควรเท่าเดิมหรือมาก
กว่าเดิมย่ิงดี ไม่ควรต่ำกวา่ สว่ นกำลงั วตั ต์ก็ เช่นกนั มากได้ ไม่ควรนอ้ ยกวา่

รูปที่ 2.4 ทรานซิสเตอร์
ท่มี า : https://www.analogread.com/product

การเลือก Transistor สำหรบั วงจรหน่งึ ตัวแปรหลัก ๆ กจ็ ะมี กระแส แรงดนั ความถโี่ ดย กระแส จะ
มีผลมากที่สุด หากเป็นวงจรทั่วไป เช่น ขับ Relay ขยายสัญญาณเสียง ทำเป็นสวิทซ์ ก็ใช้ transistor
เบอร์ท่วั ไปได้ (general purpose) เชน่ 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 เชน่ เบอรต์ ระกลู BU หรือ ตระกูล VRF MRF

ตารางที่ 2.1 เบอรข์ องทรานซสิ เตอรแ์ ละคา่ ทางไฟฟา้ หมายเหตุ/ 31
เบอร์ VCBo VCEo IC/A W แตมปเ์ ปอร์ เบอร์แทน รปู ร่าง
TC25*
-
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 -

32

หมายเหตุ
บางงานที่เป็นความถี่สูง แต่ก็ใช้ transistor แบบ general purpose ได้ เช่น ไมค์ลอย กใ็ ช้

transistor เบอร์ธรรมดาอย่าง BC547 , 2SC458 , 2N2222

2.1.4 การตรวจสอบทรานซิสเตอร์
การทดสอบทรานซสิ เตอร์ด้วยโอห์มมเิ ตอร์
ความผิดพลาดที่เกิดจากทรานซิสเตอร์ที่พบเสมอคือ การจัดวงจร และการเปิดวงจรระหว่างรอยต่อ
ของสารกึ่งตัวนำของทรานซิสเตอร์ ถ้าให้ไบแอสกลับแก่อิมิตเตอร์ไดโอดและคอลเลคเตอร์ไดโอดของ
ทรานซิสเตอร์ ความต้านทานจะมีค่าสูง แต่ถ้าความต้านทานมีค่าต่ำให้สันนิษฐานว่ารอยต่อระหว่างขาของ
ทรานซิสเตอร์เกิดลัดวงจร ในทำนองเดียวกันถ้าไบแอสตรงแล้ววัดค่าความต้านทานได้สูงก็ให้สันนิษฐานว่า
รอยต่อระหวา่ งขาเกิดลัดวงจร
การทดสอบเพื่อหาตำแหนง่ ขาทรานซสิ เตอร์
ในการพสิ จู น์หาตำแหน่งของทรานซิสเตอร์ โดยการสงั เกตดวู ่า ขาใดอยู่ใกล้กบั ขอบเดอื ยเปน็ ขา E ขา
ทีอ่ ยตู่ รงขา้ มเป็นขา C สว่ นตำแหนง่ กลางคือขา B
การทดสอบหาชนิดของทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP
1. เลือกขาตำแหนง่ กลาง แล้วสมมตุ ใิ หเ้ ป็นขาเบส จากนนั้ นำสายวัด ( - ) ของโอหม์ มเิ ตอรม์ าแตะที่
ขาเบส สว่ นสายวัด ( + ) ใหน้ ำมาแตะกับสองขาทเี่ หลอื
2. ถ้าความต้านทานทอี่ ่านได้จากการแตะขาทง้ั สองมีคา่ ตำ่ สรปุ ได้ทนั ทีว่า ขาที่ตำแหน่งกลางเป็นขา
เบส และทรานซสิ เตอรท์ ่ที ำการวัดน้เี ป็นชนิด PNP
3. สำหรับขาอิมิตเตอร์ คือ ขาท่อี ยูใ่ กลต้ ำแหนง่ เดอื ย และขาทเี่ หลอื คอื ขาคอลเลคเตอร์นน่ั เอง
4. ถ้าความตา้ นทานท่อี ่านได้มคี า่ สูงให้สลับสายวดั
5. ถ้าความตา้ นทานทีอ่ ่านได้จากการแตะขาท้งั สองมีคา่ ตำ่ สรปุ ได้ทันที ขาตำแหนง่ กลางคอื ขาเบส
และเป็นทรานซสิ เตอรช์ นดิ NPN
6. ถา้ หากวา่ ความตา้ นทานต่ำไมป่ รากฏในท้ังสองกรณี ให้เปลยี่ นเลือกขาอืน่ เปน็ ขาเบส แลว้ ทำตาม
ขน้ั ตอนเดิม
การตรวจวา่ ทรานซิสเตอร์ดีหรอื เสยี
จากคุณสมบัติของทรานซสิ เตอรท์ ่ีวา่ เมื่อมกี ระแสเบสเพยี งเล็กนอ้ ย จะทำให้เกิดกระแสจำนวนมาก
ไหลผา่ นขาคอลเล็กเตอร์ เราจึงสามารถนำมาใช้ตรวจสอบทรานซสิ เตอร์วา่ ดีหรือเสยี ได้ ดังน้ี

33
ก่อนอ่นื ตอ้ งทราบก่อนวา่ ทรานซสิ เตอรเ์ ปน็ ประเภทอะไร และขาไหนเป็นขาอะไร ถ้าทรานซิสเตอร์
เปน็ ชนดิ NPN ให้ตอ่ ขั้วลบของมิเตอร์ไวท้ ่ขี าคอลเล็กเตอร์ ให้ต่อขว้ั บวกไวท้ ่ีขาอมิ ิตเตอร์ แตถ่ า้ เปน็ ชนิดPNP
ให้สลับกันคือ ต่อขว้ั บวกของมเิ ตอร์ไว้ท่ีขาคอลเลก็ เตอร์และตอ่ ข้วั ลบไวท้ ่ีขาอิมิตเตอร์
1. ต้งั มัลตมิ เิ ตอรใ์ นยา่ นวดั โอห์ม R X 10
2. ดูเข็มของมิเตอร์ว่าข้นึ หรือไม่ ถา้ ขน้ึ แสดงวา่ อาจช๊อตหรือมีกระแสรวั่ ไหลสงู
3. จากนนั้ ใช้นิ้วมือแตะระหว่างขาคอลเล็กเตอร์ และขาเบส(แทนตวั ต้านทาน Rb)
4. สงั เกตว่าเข็มขึ้นจากเดิมหรอื ไม่ ถา้ ขน้ึ แสดงว่าใช้ได้ โดยถ้าขน้ึ สูงแสดงวา่ อัตราขยายกระแสสูง

(ในการวดั เพ่ือเปรียบเทียบ อัตราการขยายกระแส ของทรานซสิ เตอร์แตล่ ะตัว ควรใช้อุปกรณ์การ
วดั ทรานซสิ เตอรท์ ่ีใหม้ ากับมัลติมเิ ตอร์ จะช่วยใหม้ ีความเที่ยงตรงมากยิ่งขนี้ )

2.2 การไบแอสทรานซสิ เตอร์
ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่ถูกสร้างขึ้นโดยการนำสารกึ่งตัวนำชนิด P และ N มาต่อรวมกันโดยจะ

ส่งผลให้เกิดรอยต่อระหว่างเนื้อสารขึ้นสองรอยต่อ ดังนั้นในการใช้งานทรานซิสเตอร์จึงจำเป็นต้องกำหน ด
แรงดนั ท่เี หมาะสมใหก้ บั เน้อื สารของรอยต่อทั้งสองเพื่อทำให้ทรานซิสเตอรอ์ ยใู่ นสภาพท่ีพร้อมใชง้ าน หรอื ทเี่ รา
เรียกการกระทำแบบนี้ว่าการไบแอส และเนื่องจากทรานซิสเตอร์จะประกอบไปด้วยรอยต่อ P-N สองจุด
ดว้ ยกัน เราจงึ สามารถจัดการไบแอสให้กบั ทรานซสิ เตอร์ทำงานได้ 3 สภาวะด้วยกนั คอื

2.2.1 สภาวะแอก็ ทีฟ (Active Mode) ทรานซิสเตอร์จะสามารถทำงานในสภาวะนไี้ ด้ เม่อื ให้ไบแอส
ฟอรเ์ วริ ด์ ให้กับรอยต่อท่ีขา B และ ขา E และใหร้ เี วิรส์ ไบแอสใหก้ บั ขา C และ ขา B ซง่ึ วธิ กี ารนี้เปน็ การไบแอส
ใหท้ รานซิสเตอรท์ ำหนา้ ทีเ่ ป็นวงจรขยายสญั ญาณตามปกติ

รูปที่ 2.5 แบบจำลองสญั ญาณขนาดใหญ่ของทรานซิสเตอรช์ นดิ NPN ในสภาวะแอ็กทีฟ

34

2.2.2 สภาวะอิ่มตัว (Saturation Mode) ทรานซิสเตอร์จะสามารถทำงานในสภาวะนี้ได้ เมื่อเรา
ป้อนฟอร์เวิร์ดไบแอสให้กับขา B และ ขา E พร้อมทั้งป้อนฟอร์เวิร์ดไบแอสให้กับขา C และ ขา B ของตัว
ทรานซิสเตอรซ์ ง่ึ สามารถเขียนแบบจำลองสญั ญาณไดด้ งั นี้

รูปที่ 2.6 แบบจำลองสัญญาณขนาดใหญ่ของทรานซิสเตอรช์ นิด NPN ในสภาวะอม่ิ ตวั

2.2.3 สภาวะคัตออฟ (Cutoff Mode) ทรานซิสเตอร์จะสามารถทำงานสภาวะน้ีได้ เมื่อเราป้อนรี
เวิร์ดไบแอสให้กับขา B และ ขา E พร้อมทั้งป้อนรีเวิร์ดไบแอสให้กับขา C และ ขา B ของตัวทรานซิสเตอร์ซ่ึง
สามารถเขยี นแบบจำลองสญั ญาณไดด้ งั น้ี

รปู ท่ี 2.7 แบบจำลองสญั ญาณขนาดใหญ่ของทรานซิสเตอรช์ นดิ NPN ในสภาวะคัตออฟ

ตารางท่ี 2.2 จากวิธกี ารไบแอสใหก้ บั ทรานซสิ เตอร์ท้งั 3 สภาวะนัน้ เราสามารถเขียนเป็นตาราง ไดด้ งั นี้

สภาวะ รอยต่อระหว่างขา B และขา E รอยตอ่ ระหวา่ งขา C และขา B

คัตออฟ Reverse Reverse

แอก็ ทีฟ Forward Reverse

อิ่มตวั Forward Forward

35
การใช้งานของทรานซิสเตอร์ สิ่งที่สำคัญก็คือการไบแอส (Bias) จุดประสงค์ของการไบแอส คือ การ
ทำให้กระแสไหลได้คงที่ที่แรงดันไฟตรงค่าหนึ่ง ซึ่งจุดนี้เรียกว่าจุดปฏิบัติการ (Operating Point) หรือจุด
กระแสสงบ (Quiescent Point) การจัดวงจรในรูป สามารถหาคุณลักษณะของความสัมพันธ์ระหว่างกระแส
IC กับแรงดนั VCE ทีก่ ระแส IB ค่าตา่ งๆ ดังรูป

รปู ท่ี 2.8 เส้นคณุ สมบตั ิทางด้านขาออก พรอ้ มจดุ ไบแอส
ทีม่ า : http://www.pattayatech.ac.th/files/1305292020243060_15102013133432.pdf
จากรูปสังเกตเห็นได้ว่าช่วงการทำงานของทรานซิสเตอร์ สามารถแบ่งออกเปน็ บริเวณ(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
แตกตา่ งของจุดเหล่านจี้ ะมผี ลต่อการทำงานของวงจรด้วย ซึง่ ในกรณสี ัญญาณท่ีเข้าเป็น IB จุดไบอัสจะมีผลต่อ
การทำงานของทรานซสิ เตอรโ์ ดย

36
• จดุ A ซึ่งอย่ใู กล้กบั ช่วงอิ่มตวั ทำให้สัญญาณดา้ นออก (VCE) มกี ารขลปิ (Clipping) ของยอดสัญญาณในช่วง
ลบ ดงั รูป

รูปที่ 2.9 จดุ ทำงานใกล้ชว่ งอิ่มตวั ทำใหเ้ กดิ การขลปิ ทางด้านลบของสัญญาณด้านขาออก
ทมี่ า : http://www.pattayatech.ac.th/files/1305292020243060_15102013133432.pdf
• จดุ B ซงึ่ อยู่ใกลก้ ับชว่ งคัทออฟ ทำใหส้ ญั ญาณด้านออก (VCE) มีการขลิป (Clipping) ของยอดสญั ญาณ
ในชว่ งบวก ดังรปู

รูปท่ี 2.10 จดุ ทำงานใกลช้ ่วงคทั ออฟ ทำให้เกิดการขลปิ ทางด้านบวกของสญั ญาณด้านขาออก
ทม่ี า : http://www.pattayatech.ac.th/files/1305292020243060_15102013133432.pdf

37

• จุด C ซึ่งอยู่บริเวณกึ่งกลางของช่วงแอ็กทีฟ ทำให้สัญญาณด้านขาออกของวงจรไม่มี การขลิป ของยอด
สัญญาณในชว่ งบวกและลบ แต่อยา่ งไรกต็ ามสญั ญาณดา้ นขาเขา้ (IB) ตอ้ งมขี นาดไม่มากจนเกินไปดงั รปู

รปู ที่ 2.11 จดุ ทำงานอยู่ในจุดท่ีเหมาะสม สญั ญาณด้านออกไมเ่ กิดการขลิป เน่อื งจากจุดทำงานเหมาะสม
ท่มี า : http://www.pattayatech.ac.th/files/1305292020243060_15102013133432.pdf

2.2.4 วงจรขยายสญั ญาณพืน้ ฐานได้ 3 แบบ
เนื่องจากทรานซิสเตอร์มีขาใช้งาน 3 ขา ดังนั้น จึงสามารถนำทรานซิสเตอร์มาจัดเป็นวงจรขยายสัญญาณ
พืน้ ฐานได้ 3 แบบ
1. คอมมอนเบส (Common Base)

IE NPN IC

C1 IB RC IC C2
VIN RE IE V2 VOUT

V1

IE PNP IC

C1 IB RC IC C2
VIN RE IE
VOUT

V1 V2

รปู ท่ี 2.12 คอมมอนเบส (Common Base)

38

จากรปู ประกอบดว้ ยแหลง่ จ่ายไฟ 2 ชดุ คือ V1 จ่ายไบแอสระหว่างขาเบสกบั ขาอมิ ติ เตอร์แบบไบแอส
ตรง โดยมตี ัวต้านทาน RE กำหนดกระแสไหลทขี่ าอิมิตเตอรแ์ ละ V2 จ่ายไบแอสระหวา่ งขาเบสกับ ขาคอลเลก
เตอรแ์ บบไบแอสกลับ โดยมีตวั ตา้ นทาน RC เป็นโหลด

คุณสมบัตขิ องวงจร
- สัญญาณเขา้ ระหวา่ งขา E กับขา B
- สัญญาณออกระหวา่ งขา C กับขา B
- สัญญาณอินพตุ เอาตพ์ ตุ มเี ฟสเหมอื นกนั (In phase)
- อนิ พตุ อมิ พีแดนซ์ตำ่ เน่ืองจากทร่ี อยต่อระหว่างขา B – E ไฟจ่ายแบบไบแอสตรง
- เอาตพ์ ตุ อมิ พแี ดนซ์สูงเนอื่ งจากทรี่ อยตอ่ ระหวา่ งขา B – C ไฟจา่ ยแบบไบแอสกลับ
อัตราการขยายกระแส เรยี กว่า hFβ หรอื Alpha ใช้สัญลกั ษณ์ α มคี า่ นอ้ ยกว่า 1 เทา่ (0.9 – 0.98)

หรอืhFβ=Ic∝= Ic
IB
IE

อัตราการขยายกระแสหาไดจ้ าก อัตราส่วนระหว่างกระแสเอาตพ์ ุต (IC) หารดว้ ยกระแสอนิ พตุ (IB)
อตั ราการขยายแรงดันสูง (500 – 1,500)

AV = อตั ราการขยายแรงดัน

AV = Vout Vout = แรงดันเอาต์พตุ
Vin Vin = แรงดนั อนิ พตุ

นยิ มใชใ้ นวงจรอาร์เอฟแอมป์ เนื่องจากอินพตุ อิมพีแดนซ์ของวงจรตำ่ ทำให้แมทชิง (Matching Impedance)
กับสายอากาศซ่ึงมีอิมพแี ดนซ์ตำ่ เชน่ เดียวกนั

39

2. คอมมอนอิมิตเตอร์ (Common Emitter) IC

IB NPN

VIN RB IB IE RC IC VOUT
V1
V2

IC

IB
NPN

VIN RB IB IE RC IC VOUT

V1 V2

รูปที่ 2.13 คอมมอนอิมติ เตอร์ (Common Emitter)

จากรูป ประกอบด้วยแหล่งจ่ายไฟ 2 ชุด คือ V1 จ่ายไบแอสผ่านตัวต้านทาน RB ระหว่างขาเบส
อิมิตเตอร์แบบ ไบแอสตรงและ V2 จ่ายไบแอสผ่านตัวต้านทาน RC ระหว่างขาคอลเลกเตอร์ อิมิตเตอร์ แบบ
ไบแอสกลบั

คณุ สมบัติของวงจร
- สญั ญาณเขา้ ระหวา่ งขา B กับขา E
- สญั ญาณเขา้ ระหวา่ งขา C กับขา E
- สญั ญาณอนิ พุตเอาต์พตุ มีเฟสต่างกนั 180° (Out off phase 180°)
- อนิ พตุ อมิ พีแดนซต์ ่ำ เนื่องจากท่ีรอยตอ่ ระหว่างขา B – E จา่ ยไบแอสตรง
- เอาตพ์ ุตอิมพีแดนซ์สูง เนื่องจากทีร่ อยต่อระหวา่ งขา B – C จ่ายไบแอสกลับอัตราการขยายกระแส
เรียกว่า ℎ หรอื Beta ใชส้ ัญลักษณ์ β (25 – 50 เท่า)

หรือhFE = Ic β = Ic
IB
IB

40

อตั ราการขยายกระแสหาได้จากอัตราสว่ นระหวา่ งกระแสเอาตพ์ ุต(IC)หารกระแสอินพตุ (IB)อตั ราการขยาย

แรงดันสูง( 300 – 1,000 )

AV = อัตราการขยายแรงดัน

AV = Vout Vout = แรงดนั เอาต์พุต
Vin Vin = แรงดนั อนิ พุต

วงจรขยายสญั ญาณคอมมอนอิมติ เตอร์เป็นวงจรท่ีให้อตั ราการขยายแรงดนั สงู สดุ จงึ นิยมนำมาใชใ้ นวงจรขยาย
สญั ญาณทั่ว ๆไป

3. คอมมอนคอลเลกเตอร์ (Common Collector)

IC

IB
PNP

VIN RB IB RE IE VOUT IC
V2
V1

GND2

IC

IB
NPN

VIN RB IB IC

RE IE VOUT

V1 V2

GND3

รูปที่ 2.14 คอมมอนคอลเลกเตอร์ (Common Collector)

41

คณุ สมบัตขิ องวงจร
- สญั ลกั ษณ์เข้าระหวา่ งขา B กับขา E
- สญั ลกั ษณเ์ ขา้ ระหว่างขา C กับขา E
- สัญลักษณอ์ นิ พุตเอาต์พตุ มีเฟสตา่ งกัน 180° (Out off phase 180°)
- อนิ พุตอิมพีแดนซต์ ่ำ เน่ืองจากทีร่ อยตอ่ ระหวา่ งขา B – E จ่ายไบแอสตรง
- เอาตพ์ ตุ อมิ พแี ดนซส์ ูง เน่ืองจากทรี่ อยตอ่ ระหวา่ งขา B – C จ่ายไบแอสกลับอตั ราการขยายกระแส
เรยี กวา่ hFE หรือ Beta ใชส้ ัญลักษณ์ β (25 – 50 เทา่ )

หรือhFE=Icβ = Ic
IB
IB

อัตราการขยายกระแสหาไดจ้ ากอตั ราส่วนระหว่างกระแสเอาต์พุต (IC) หารดว้ ยกระแสอินพุต (IB)

อัตราการขยายแรงดนั สูง (300 – 1000)

AV = อตั ราการขยายแรงดัน

AV = Vout Vout = แรงดันเอาต์พุต
Vin Vin = แรงดนั อินพตุ

วงจรขยายสัญญาณคอมมอนคอลเลกเตอร์เป็นวงจรที่มีเอาต์พุตอิมพีแดนซ์ต่ำจึงนิยมนำมาใช้ใน

วงจรขยายเพาเวอรแ์ อมป์ (Power Amplifier) เพื่อตอ่ กับลำโพงซงึ่ มีคา่ อิมพีแดนซ์ตำ่ ทำให้แมทชิงการส่งกำลัง

จากเพาเวอร์แอมป์ไปยังลำโพงจะได้สูงสุดบางครั้งเรียกวงจรนี้ว่าอิมิตเตอร์ฟอลโลเวอร์(Emitter Follower)

หรือบัฟเฟอร์ (Buffer)

การคำนวณเบ้ืองตน้ RB LED 20mA RC
ตวั อยา่ ง
VBE VCE
β = 35
VCC = 5V
VB

42

กำหนดให้ใช้ LED แทน Load 2 ตัวจงหาค่า
1. Load ใชก้ ระแสเท่าไหร่
2. ตวั ตา้ นทาน RC มคี า่ เทา่ ไหร่
3. กระแส IC
4. กระแส IB
5. ตัวต้านทาน RB มคี ่า

1. Load ใชก้ ระแสเทา่ ไหร่

วิธที ำ หลอด LED มคี ่ากระแสประมาณ 20mA ใช้ 2 หลอด

จะได้ 20mA * 20mA = 0.4mA

ตอบ 0.4 mA

2. ตัวตา้ นทาน RC มคี ่าเท่าไหร่

วธิ ที ำ จากสูตร R = Vcc − VF
I

VCC = 5V, VF = 2V, I = 0.4mA

แทนค่า = 5V − 2V
0.4mA

จะได้ RC = 7.5KΩ

ตอบ RC = 7.5KΩ

3. กระแส IC
วิธีทำ เนือ่ งจากเราไดค้ า่ กระแสที่ Load = 0.4mA แลว้
ดังน้ัน กระแส IC = 0.4mA
ตอบ IC = 0.4mA

4. กระแส IB
วิธีทำ จากสูตร อัตราการขยาย β = Ic

IB

43

เราไดค้ า่ β = 35 , Ic = 0.4mA หา IB

จะได้ IB = Ic
β

แทนคา่ IB = 0.4mA

35

IB = 0.011mA

ตอบ IB = 0.011mA

5. ตัวตา้ นทาน RB มีค่าเท่าไหร่

วิธที ำ จากสตู ร RB = VB−VBE

IB

คา่ ของ VB = VCC ดังนนั้ VB = 5V , VBE = 0.7 , IB = 0.011mA

แทนคา่ RB = 5V −0.7

0.011mA

จะได้ RB = 390KΩ

ตอบ RB = 390KΩ

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

44

ควิ อาร์โค้ด

แบบทดสอบหลังเรยี นหนว่ ยที่ 2

ใบงานท่ี 4 ใบงานที่ 5 ใบงานที่ 6

หนว่ ยท่ี 3

เฟต (FET)

หวั ข้อเรือ่ ง
3.1 เจเฟต
3.1.1 โครงสร้างและสญั ลกั ษณข์ องเจเฟต
3.1.2 หลักการทำงานและคณุ ลักษณะสมบตั ขิ องเจเฟต
3.1.3 การจัดวงจรไบแอสเจเฟต
1. วงจรไบแอสคงท่ี
2. วงจรไบแอสช่วย
3. วงจรไบแอสแบบแบง่ แรงดัน
3.1.4 การอา่ นคูม่ ือเจเฟตและแปลความหมาย
3.1.5 การนำเจเฟตไปประยกุ ตใ์ ชง้ าน
1. วงจรเจเฟตสวิตช์
2. วงจรขยายสัญญาณเจเฟต
3.1.6 การวัดและทดสอบเจเฟต
3.2 มอสเฟต
3.2.1 โครงสร้างและสัญลกั ษณ์ของมอสเฟต
3.2.2 หลักการทำงานและคณุ ลักษณะสมบตั ขิ องมอสเฟต
3.2.3 การจัดวงจรไบแอสดมี อสเฟต
1. วงจรไบแอสคงท่ี
2. วงจรไบแอสช่วย
3. วงจรไบแอสแบบแบ่งแรงดัน
3.2.4 การจัดวงจรไบแอสอีมอสเฟต
1. วงจรไบแอสคงที่
2. วงจรไบแอสช่วย
3. วงจรไบแอสแบบแบ่งแรงดัน
3.2.5 การอ่านคู่มือเจเฟตและการแปลความหมาย
3.2.6 การนำมอสเฟตไปประยกุ ตใ์ ชง้ าน
1.วงจรมอสเฟตสวติ ช์
2. วงจรขยายสัญญาณมอสเฟต
3.2.7 การวดั และทดสอบมอสเฟต