วิชาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

46

แนวคิดสำคญั
ทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้า ซึ่งนิยมเรียกกันว่า เฟต (FET ย่อมาจาก Field Effect Transistor) เป็น

ทรานซิสเตอร์ชนิดหนึง่ ซึง่ มีหลักการทำงานด้วยสนามไฟฟา้ ควบคมุ การไหลของกระแส ซ่ึงมีความแตกต่างจาก
การทำงานของทรานซิสเตอรท์ ั่วไปคือ เฟตจะใชแ้ รงดนั ท่ีขาเกตมาควบคุมกระแสท่ีไหลท่ีขาเดรนคุณสมบัติท่ีดี
ของเฟตทดี่ ีกว่าทรานซิสเตอรค์ ือ มเี สถียรภาพในการขยายคงทภ่ี ายใต้การเปลยี่ นแปลงอุณหภูมิขยายความถี่ท่ี
มแี บนด์วดิ ทก์ ว้าง ขยายความถส่ี งู ได้ดกี วา่ ทรานซสิ เตอร์ เฟตมหี ลายรปู แบบ แบง่ ออกเปน็ 2 กลุ่มใหญ่คอื

1. J-FET (Junction Field Effect Transistor)
2. MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)
สมรรถนะยอ่ ย
1. แสดงความร้เู ก่ียวกับเฟต
2. วัดและทดสอบคุณลกั ษณะทางไฟฟา้ ของเฟต
จดุ ประสงคเ์ ชงิ พฤตกิ รรม
1. เขียนโครงสรา้ งและสญั ลกั ษณ์ของเจเฟตและมอสเฟตได้ถูกต้อง
2. อธบิ ายหลักการทำงานของเจเฟตและมอสเฟตได้ถกู ต้อง
3. วัดและทดสอบเฟตดว้ ยมัลตมิ ิเตอร์ได้ถูกต้อง

บทนำ
เฟต (FET ย่อมาจาก Field Effect Transistor) เปน็ ทรานซสิ เตอรช์ นิดหนึ่งซง่ึ มีหลักการ ทำงานด้วย

สนามไฟฟ้าควบคุมการไหลของกระแส ซึ่งมีความแตกต่างจากการทำงานของทรานซิสเตอร์ ทั่วไปคือ เฟตจะ
ใช้แรงดันที่ขาเกตมาควบคุมกระแสที่ไหลที่ขาเดรน โดยแรงดันที่จ่ายให้ที่ขาเกตจะไปทำ ให้เกิดสนามไฟฟ้า
ภายในสารกึ่งตัวนำที่เป็นรอยต่อ พี-เอ็น ในบริเวณที่ขาเกต เมื่อเพิ่มแรงดันไบอัสที่ขาเกตกับขาซอร์สมากขึ้น
จะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามากขึ้นส่งผลให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลระหว่างขาเดรนกับขาซอร์สลดน้อยลง เฟ
ตจึงเป็นอุปกรณ์ที่ใช้แรงดันเกตควบคุมกระแสเดรนกับกระแสซอร์ส แต่ในขณะที่ทรานซิสเตอรจ์ ะใช้กระแสท่ี
เบสควบคมุ กระแสทีค่ อลเลคเตอร์กบั กระแสอิมิตเตอร์

คุณสมบัติที่ดีของเฟตที่ดีกว่าทรานซิสเตอร์คือ มีเสถียรภาพในการขยายคงที่ภายใต้การเปลี่ยนแปลง
อุณหภูมิขยายความถี่ที่มีแบนด์วิดท์กว้าง ขยายความถี่สูงได้ดีกว่าทรานซิสเตอร์ และเฟต มีการทำงาน
คล้ายคลงึ กบั หลอดสุญญากาศ เป็นต้น

เฟตมีหลายรูปแบบ แบง่ ออกเปน็ 2 กลุ่มใหญ่คือ
1. J-FET (Junction Field Effect Transistor)
2. MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)

47

3.1 เจเฟต ( J-FET : Junction Field Effect Transistor)
เจเฟต (JFET) หรือเฟตแบบรอยต่อเป็นอุปกรณ์สารก่ึงตัวนำมี 3 ขา คือขาซอร์ส (Source : S) ขา

เดรน (Drain :D) และขาเกต (Gate : G) แบ่งตามลักษณะโครงสรา้ งได้ 2 ชนิดคือ
เจเฟตชนดิ เอน็ แชนแนล (N-Channel)
เจเฟตชนดิ พีแชนแนล (P-Channel)

3.1.1 โครงสรา้ งและสญั ลักษณ์ของเจเฟต
เจเฟตชนิดเอ็นแชนแนล (N-Channel) มีโครงสร้างเบื้องต้น ประกอบด้วยสารก่ึงตัวนำชนิด

เอน็ (N) เป็นสารตอนใหญ่ และมีสารกึ่งตวั นำชนิดพี (P) ตอนเลก็ สองตอนประกบร่วมด้านขา้ ง ใช้การเชื่อมกัน
แบบแพร่กระจาย (Diffused) โครงสรา้ งและสัญลกั ษณแ์ สดงดงั รูปท่ี 3.1

(ก) โครงสร้าง (ข) สัญลกั ษณ์

รปู ท่ี 3.1 แสดงโครงสร้างและสัญลกั ษณ์เจเฟตชนดิ N-Channel
ทมี่ า : 4.pdf (tl.ac.th)

จากรูปที่ 3.1 แสดงโครงสร้างและสัญลักษณ์เจเฟตชนิด N-Channel ในรูปที่ 3.1 (ก) เป็นโครงสร้าง
ของเจเฟตชนิด N-Channel ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำตอนใหญ่ชนิดเอ็น มีขาต่อออกมาใช้งาน 2 ขาคือขา
เดรน (Drain) และขาซอร์ส (Source) แชนแนลของเจเฟตดูที่ขาเดรน และขาซอร์สซ่ึงเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด
เอน็ จึงเป็นชนดิ N-Channel และมสี ารกึ่งตัวนำตอนย่อย 2 ตอนชนิดพตี ่อชนด้านซ้ายด้านขวามีสายต่อเชื่อม
ถงึ กนั ตอ่ ขาออกมาเปน็ ขาเกต (Gate)

จากรูปท่ี 3.1 (ข) เป็นสัญลักษณ์ของเจเฟตชนิด N-Channel ที่ขาเกตมีหัวลูกศรชี้เข้าแสดงชนิดของ
สารก่ึงตัวนำที่ใช้ทำขาเกตเป็นสารชนิดพี ส่วนขาเดรนและขาซอร์สเป็นสารก่ึงตัวนำชนิดตรงข้าม คือสารก่ึง
ตัวันำชนิดเอ็น เจเฟตชนิดพีแชนแนล (P-Channel) เบื้องต้น ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิดพี (P) เป็นสารกึ่ง
ตัวนำตอนใหญ่ และมสี ารกง่ึ ตัวนำชนิดเอ็น (N) ตอนเลก็ สองตอน ประกบรว่ มด้านข้าง ใช้การเชอื่ มต่อกันแบบ
แพรก่ ระจายโครงสร้างและสญั ลักษณ์แสดงดงั รูปท่ี 3.2

48

(ก) โครงสรา้ ง (ข) สญั ลกั ษณ์

รูปท่ี 3.2 แสดงโครงสร้างและสัญลักษณ์เจเฟตชนิด P-Channel
ทม่ี า : 4.pdf (tl.ac.th)

จากรูปที่ 3.2 แสดงโครงสร้างและสัญลักษณ์เจเฟตชนิด P-Channel ในรูปที่ 3.2 (ก) เป็นโครงสร้าง
ของเจเฟตชนดิ P-Channel ประกอบด้วยสารก่ึงตวั นำตอนใหญ่ชนิดพีมีขาต่อออกมาใชง้ าน 2 ขา คือ ขาเดรน
และขาซอร์ส เปน็ ขาทบ่ี อกถงึ แชนแนลของเจเฟตว่าเปน็ ชนิดพแี ชนแนล เพราะขาเดรนและขาซอรส์ เปน็ สารกึ่ง
ตัวนำชนิดพีและมีสารกึ่งตัวนำตอนย่อย 2 ตอน ชนิดเอ็นต่อชนกัน ด้านซ้ายด้านขวา มีสายต่อเชื่อมถึงกัน ต่อ
ขาออกมาเป็นขาเกต

ในรปู ที่ 3.2 (ข) เปน็ สัญลักษณ์ของเจเฟตชนิด P-Channel ท่ขี าเกต มหี ัวลกู ศรชี้ออกเพราะว่าสารกึ่ง
ตัวนำท่ีใชท้ ำขาเกตว่าเป็นสารชนดิ เอน็ ส่วนขาเดรนและขาซอร์สเปน็ สารก่ึงตวั นำชนดิ ตรงข้าม

3.1.2 หลักการทำงานและคุณลกั ษณะสมบตั ิของเจเฟต
หลกั การทำงาน
1. การจ่ายแรงดันไบแอสให้กับเจเฟตชนดิ N-Channel

โครงสร้างของเจเฟตแตกต่างไปจากทรานซิสเตอร์จึงทำให้การจ่ายแรงดันไบแอสและการ
ทำงานของเจเฟต มีความแตกต่างไปด้วยการจ่ายแรงดันไบแอสให้เจเฟตทำงานต้องจ่ายแรงดันไบแอสถูกต้อง
ตามที่เจเฟตชนิด N-Channel ต้องการดังน้ี จ่ายแรงดันไบแอสตรงให้ขาซอร์ส จ่ายแรงดันไบแอสกลับให้กับ
ขาเดรนและขาเกต เทียบกบั ขาซอรส์ การจ่ายไบแอสให้เจเฟตชนิด N-Channel เแสดงดังรปู ท่ี 3.3

49

D ID
G

IG VDD

VGG S

รูปท่ี 3.3 แสดงการจ่ายไบแอสเบ้ืองตน้ ใหเ้ จเฟตชนดิ N-Channel

จากรูปที่ 3.3 แสดงการจ่ายไบแอสเบ้ืองตน้ ใหเ้ จเฟตชนิด N-Channel แรงดันไบแอสที่จ่ายให้เพ่ือให้
เจเฟตชนิด N-Channel นำกระแสและควบคุมการนำกระแสได้ต้องจ่ายแรงดันไบแอสดังนี้จ่ายแรงดัน VDD
ขว้ั บวกใหข้ าเดรน เป็นไบแอสกลับและขั้วลบให้ขาซอร์ส เป็นไบแอสตรง ส่วนแรงดัน VGG จ่ายขั้วลบให้ขาเกต
เปน็ ไบแอสกลับ เทยี บกบั ขาซอร์ส

การทำงานของวงจรอธิบายได้ดังน้ีขณะที่จ่ายแรงดันไบแอสให้เฉพาะขาเดรน กับขาซอร์ส ด้วย
แหล่งจ่ายแรงดัน VDD ส่วนขาเกตเปิดลอยไว้จะมีกระแสเดรน (ID) ไหลผ่านระหว่างขาเดรนกับขาซอร์ส สูง
มากค่าหน่ึงและไหลคงที่ตลอดเวลาการจำกัดค่ากระแสเดรน (ID) ทำได้โดยต่อตัวต้านทานอันดับกับวงจรถ้า
ต้องการควบคุมการไหลของกระแสเดรน (ID) ต้องจ่ายแรงดันไบแอสกลับ เป็นลบด้วยแหล่งจ่ายแรงดัน VGG
ให้กับขาเกตเทียบกับขาซอร์ส ทำให้เกิดค่าดีพลีชันริจินขึ้นระหว่างรอยต่อพีเอ็น ดีพลีชันริจินนี้ทำให้สารชนิด
เอ็น บรเิ วณรอยต่อพเี อ็นแคบลง เกดิ การขัดขวางการไหลของกระแสเดรน (ID) จากขาเดรนไปขาซอรส์ ให้ไหล
ผ่านได้น้อยลง ถ้าจ่ายไบแอสกลับให้ขาเกตมากขึ้น ดีพลีชันริจินระหวา่ งรอยตอ่ พีเอ็นจะยิ่งกว้างข้ึน ทำให้เกิด
แรงต้านทานการไหลของกระแสเดรน (ID) มากข้ึน กระแสเดรน (ID) จะไหลได้น้อยลงอีก นั่นคือเกิดค่าความ
ต้านทานระหว่างขาเดรน กับขาซอร์สเพิ่มมากข้ึน ค่าความต้านทานน้ีเปลี่ยนแปลงไปได้ตามค่าแรงดันไบแอส
กลับ ที่ขาเกตกบัขาซอร์ส มีผลต่อกระแสเดรน (ID) ไหลเปลี่ยนแปลงตามไปด้วยกระแสเดรน (ID) ที่ไหล
เปล่ียนแปลงนี้สามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนแปลงค่าแรงดัน VGG ท่จี า่ ยให้

2. การจา่ ยแรงดันไบแอสให้เจเฟตชนดิ P-Channel
การจ่ายไบแอสให้เจเฟตชนดิ P-Channel ทำงานต้องจ่ายแรงดันไบแอสถูกต้องตามทีเ่ จเฟต

ชนดิ P-Channel ตอ้ งการดังนี้คอื จา่ ยไบแอสตรงใหข้ าซอรส์ จ่ายไบแอสกลับให้ขาเดรน และขาเกตเทยี บกับขา
ซอร์ส การจ่ายไบแอสให้เจเฟตชนดิ P-Channel แสดงดงั รปู ที่ 3.4

50

D ID
G

IG VDD
S

VGG

รูปที่ 3.4 แสดงการจา่ ยไบแอสเบื้องตน้ ใหเ้ จเฟตชนดิ P-Channel

จากรูปที่ 3.4 แสดงการจ่ายไบแอสเบื้องต้นให้เจเฟตชนิด P-Channel แรงดันไบแอสที่จ่ายให้เพื่อให้
เจเฟตชนิด P-Channel นำกระแสและควบคุมการนำกระแสได้ต้องจ่ายแรงดันไบแอสดังน้ีจ่ายแรงดัน VDD
ข้ัวลบให้ขาเดรนเป็นไบแอสกลับและข้ัวบวกให้ขาซอร์ส เป็นไบแอสตรง ส่วนแรงดัน VGG จ่ายข้ัวบวกให้ขา
เกตเปน็ ไบแอสกลับเทียบขาซอรส์

การทำงานของวงจรอธิบายได้ดังน้ีขณะที่จ่ายแรงดันไบแอสให้เฉพาะขาเดรน กับขาซอร์ส ด้วย
แหล่งจ่ายแรงดัน VDD ส่วนขาเกตเปิดลอยไว้ จะมีกระแสเดรน (ID) ไหลผ่านระหว่างขาซอร์สกับขาเดรน สูง
มากค่าหนึ่งและไหลคงที่ตลอดเวลาการจำกัดค่ากระแสเดรน (ID) ทำได้โดยต่อตัวต้านทานอันดับกับวงจรถ้า
ต้องการควบคุมการไหลของกระแสเดรน (ID) ต้องจ่ายแรงดันไบแอสกลับเป็นบวกด้วยแหล่งจา่ ยแรงดัน VGG
ให้กบั ขาเกตเทยี บกับขาซอรส์ ทำให้เกิดคา่ ดพี ลชี ันริจนิ ขนึ้ ระหว่างรอยต่อพีเอน็ ดพี ลชี ันริจินนี้ทำให้สารชนิดพี
บริเวณรอยต่อพีเอ็นแคบลงเกดิ การขัดขวางการไหลของกระแสเดรน (ID) จากขาซอร์สไปขาเดรน ให้ไหลผ่าน
ได้น้อยลง ถ้าจ่ายไบแอสกลับให้ขาเกตมากข้ึน ดีพลีชันริจินระหว่างรอยต่อพีเอ็นจะยิ่งกว้างขึ้น ทำให้เกิดแรง
ต้านทานการไหลของกระแสเดรน (ID) มากข้ึน กระแสเดรน (ID) จะไหลได้น้อยลงอีกน่ันคือเกิดค่าความ
ต้านทานระหว่างขาเดรน กับขาซอร์สเพิ่มมากข้ึน ค่าความต้านทานนี้เปลี่ยนแปลงไปได้ตามค่าแรงดันไบแอส
กลับที่ขาเกตกับขาซอร์ส มีผลต่อกระแสเดรน (ID) ไหลเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย กระแสเดรน (ID) ที่ไหล
เปล่ยี นแปลงน้ีสามารถควบคมุ ได้โดยการเปลี่ยนแปลงค่าแรงดัน VGG ทจี่ ่ายให้

51
คณุ ลกั ษณะสมบัตขิ องเจเฟต

คุณลักษณะสมบัติของเจเฟต เป็นกราฟแสดงคุณสมบัติการทำงานของเจเฟต เมื่อทำการจ่ายแรงดัน
ไบแอสให้กับเจเฟตที่ระดับแตกต่างกัน แสดงดังรูปที่ 3.5 ทำให้มีกระแสไหลผ่านเจเฟตและแรงดันตกคร่อม
เปลี่ยนแปลงในวงจรโดยกราฟคุณสมบัติของเจเฟต จะแสดงค่ากระแสเดรน (ID) และแรงดันตกคร่อมขาเดรน
และขาซอร์ส คือ VDS เมื่อทำการเปลี่ยนค่าแรงดันตกคร่อมที่ขาเกตเทียบกับขาซอร์ส หรือ VGS จะทำให้มี
กระแสเดรน (ID) ไหลเปลย่ี นแปลงไปด้วย

D ID
G

VDS VDD
VGG VGS S

(ก) วงจรทดลองหากราฟคุณสมบตั ิ (ข) กราฟคุณสมบัติ

รปู ที่ 3.5 แสดงการหากราฟคุณสมบัตขิ องเจเฟตชนิด N-Channel

ทมี่ า : 4.pdf (tl.ac.th)

จากรูปท่ี 3.5 (ก) แสดงวงจรทดลองหากราฟคุณสมบัติของเจเฟตชนิด N-Channel และรูปที่ 3.5 (ข)
แสดงกราฟคุณสมบัติจากการวัดค่ากระแสเดรน (ID) แรงดันตกคร่อม VDS และแรงดัน VGS กราฟคุณสมบัติ
ของเจเฟตเกิดจากการกำหนดให้แรงดัน VGS มีค่าคงที่ระดับหนึ่ง จากนั้นปรับแรงดันแหล่งจ่าย VDD ให้
ค่าแรงดันตกคร่อม VDS เปลี่ยนระดับแรงดันจากน้อยไปหามากทำให้กระแสเดรน (ID) ไหลเปลี่ยนแปลงทำ
การวัดและบนั ทึกค่าแรงดนั VDS และกระแสเดรน (ID) ไว้ เมือ่ เปล่ียนค่าแรงดนั VGS ไปอกี ระดบั หน่ึงจะสง่ ผล
ในการเปลี่ยนแปลงระดับแรงดัน VDS และกระแสเดรน (ID) จากนั้นนำค่าแรงดัน VDS และกระแสเดรน (ID)
ไปเขียนกราฟคุณสมบัติได้ดังรูปที่ 3.6 (ข) และเมื่อทำการปรับค่าแรงดัน VGG ถึงค่าหนึ่งที่ทำให้เกิด
สนามไฟฟ้าที่ช่อง (Channel) มีค่าความนำไฟฟ้าระหว่างขาเดรน กับขาซอร์ส ลดลงจนกระแสเดรน (ID) ไม่
ไหลหรือกระแสเดรน (ID) เท่ากับศูนย์พอดีค่าแรงดันไบแอสกลับน้ีเรียกว่า “Pinch Off Voltage” (VP) หรือ
VGS (Off) และถ้าให้แรงดันที่ขาเกต และขาซอร์สของเจเฟตมีค่าเป็น 0 โวลต์ (VGS= 0 V) จะมีกระแสไหล
ผ่านเจเฟตคงทคี่ ่าหน่ึงเรียกว่า กระแส IDSS แสดงดังรูปท่ี 3.6

52

VDS

(ก) การเขียนกราฟ VGS = 0V (ข) สภาวะเมื่อ ID มคี ่าเทา่ กบั ศนู ย์พอดี

รปู ที่ 3.6 แสดงสภาวะการทำงานของเจเฟต

ทมี่ า : 4.pdf (tl.ac.th)

จากรปู ที่ 3.6 แสดงสภาวะการทำงานของเจเฟต โดยสามารถเขียนเป็นกราฟคุณสมบัติไดเ้ ม่ือ VGS =
0 และการเกิดดีพลีชันริจินจนทำให้กระแส ID ไม่ไหลหรือ Pinch Off ในส่วนกราฟคุณสมบัติของเจเฟตชนิด
P-Channel จะมลี ักษณะเหมือนกับ เจเฟตชนดิ N-Channel แต่จะมคี วามแตกต่างในส่วนข้ัวแรงดัน ไบแอสที่
จ่ายใหก้ บั วงจรซึ่งวงจรการทดลอง และกราฟคณุ สมบัตแิ สดงดงั รปู ที่ 3.7

D ID
G

VDS VDD

VGG VGS S

(ก) วงจรทดลองหากราฟคุณสมบัติ (ข) กราฟคุณสมบัติ

รปู ที่ 3.7 แสดงการหากราฟคุณสมบตั ิของเจเฟตชนิด P-Channel

ทม่ี า : 4.pdf (tl.ac.th)

จากรูปที่ 3.7 แสดงวงจรทดลองหากราฟคุณสมบัติของเจเฟตชนิด P-Channel และกราฟคุณสมบัต
จากการทดลองและการวัดค่าต่าง ๆ เช่นเดียวกับการทดลองเจเฟตชนิด N-Channel จากน้ัน นำค่าแรงดัน

53

VDS และกระแส ID ไปเขียนกราฟคุณสมบัติได้ดังรูปที่ 3.7 (ข) ค่ากระแส IDSS ในกราฟคุณสมบัติคือ
ค่ากระแสอิ่มตัว (Saturation Current) ที่ไหลผ่านระหว่างขาเดรนและขาซอร์ส เมื่อค่าแรงดัน VGS มีค่า
เท่ากบั ศูนย์โวลต์ (VGS= 0 V)

3.1.3 การจดั วงจรไบแอสเจเฟต
การจัดวงจรไบแอสให้เจเฟต เป็นการจัดวงจรจ่ายแรงดันไบแอสที่ถูกต้องให้เจเฟตเพื่อให้

เจเฟตสามารถทำงานนำกระแสได้ ลักษณะและแบบวงจรไบแอสของเจเฟตแบ่งออกได้เป็น 3 ชนิดด้วยกนั คือ
1. ไบแอสคงที่ (Fixed Bias)
2. ไบแอสตัวเอง (Self Bias)
3. ไบแอสแบบแบง่ แรงดัน (Voltage Divider Bias)

1. วงจรไบแอสคงทีข่ องเจเฟต
วงจรไบแอสคงทีข่ องเจเฟตทั้งชนิด N-Channel และ P-Channel ต้องจดั แรงดนั ไบแอสให้เหมือนกัน
คือต้องจ่ายแรงดันไบแอสตรงให้ขาซอร์ส จ่ายแรงดันไบแอสกลับ ให้ขาเดรน และขาเกตเทียบกับขาซอร์ส
ตลอดเวลา เจเฟตจงึ สามารถทำงานได้การจดั วงจรไบแอสคงทเี่ บ้ืองต้นของเจเฟตแสดงดังรปู ท่ี 3.8

+VDD -VDD

C1 R2 C2 C1 R2 C2
ID Voutput ID Voutput
R1 R1
Vinput VGG VGS Vinput VGG VGS

ชนดิ N-Channel (ข) ชนิดชนิด P-Channel

รูปที่ 3.8 วงจรไบแอสคงที่แบบเบื้องตน้ ของเจเฟต

จากรูปที่ 3.8 แสดงวงจรไบแอสคงที่แบบเบ้ืองต้น ของเจเฟตท้ังชนิด N-Channel และชนิด P-
Channel มีแรงดัน VGG ค่าคงที่จ่ายเป็นไบแอสกลับ ให้ขาเกตโดยผ่าน R1 ทำหน้าที่จำกัด กระแสที่ไหลผ่าน
ขาเกต ค่าแรงดัน VGG ค่าคงที่เป็นตัวกำหนดให้มีกระแส ID ไหลผ่านวงจรที่ค่าคงที่ค่าหน่ึงตลอดเวลา เมื่อมี
สัญญาณไฟกระแสสลับป้อนเข้ามาที่อินพุตขาเกต สัญญาณไฟกระแสสลับน้ีจะไปทำให้ระดับแรงดัน VGS
เปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นหรือลดลง ส่งผลต่อกระแส ID ไหลเปลี่ยนแปลงเพิ่มข้ึนหรือลดลงตามไปด้วยเกิดศักย์ตก

54

คร่อม R2 เป็นสัญญาณไฟกระแสสลับส่งออกเอาต์พุต การจ่ายไบแอสแบบคงที่นี้ไม่ค่อยเป็นที่นิยมใช้งาน
เพราะตอ้ งมแี หล่งจ่ายแรงดันถึง 2 ชุด เกดิ ความไม่สะดวกตอ่ การจัดวงจรทำงาน

2. วงจรไบแอสตัวเองของเจเฟต
วงจรไบแอสตัวเองของเจเฟตท้ังชนิด N-Channel และชนิด P-Channel ต้องจ่ายแรงดันไบแอสให้
เหมอื นกนั คือ ต้องจ่ายแรงดันไบแอสตรงให้ขาซอรส์ จ่ายแรงดันไบแอสกลับให้ขาเดรน และขาเกตเทียบกับขา
ซอร์สตลอดเวลา สามารถจัดแหล่งจ่ายแรงดันไบแอสให้วงจรเพียงชุดเดียว โดยมีการวงจรแตกต่างจากแบบ
ไบแอสตัวเอง ลักษณะวงจรไบแอสตัวเองแบบเบื้องตน้ ของเจเฟต แสดงดงั รูปที่ 3.9

+VDD -VDD

C1 R2 C2 C1 R2 C2
ID ID

R1 Voutput R1 Voutput
VGG VGG
Vinput VGS R3 C3 Vinput VGS R3 C3

(ก) ชนดิ N-Channel (ข) ชนิดชนิด P-Channel

รูปท่ี 3.9 วงจรไบแอสตัวเองแบบเบ้ืองตน้ ของเจเฟต

จากรูปที่ 3.9 แสดงวงจรไบแอสตัวเองแบบเบ้ืองต้นของเจเฟต ทั้งชนิด N-Channel และชนิด P-
Channel การจา่ ยแรงดันไบแอสให้วงจรใช้แหล่งจ่ายแรงดัน VDD เพยี งชดุ เดยี ว ใช้ตวั ตา้ นทาน R1 มีค่าความ
ต้านทานสูงต่อกับขาเกตและกราวด์ เพื่อกำหนดแรงดันไบแอสที่จ่ายให้ขาเกตมีค่าน้อยกว่า ขาซอร์สเพราะมี
กระแสไหลผ่าน R1 น้อยย่อมมีศักยต์ กคร่อมน้อย ส่วนขาซอร์สมีตวั ต้านทาน R3 ตอ่ ระหว่างขาซอร์สกบั กราวด์
มีค่าความต้านทานต่ำทำให้มีกระแสไหลผ่านมากเกิดศักย์ตกคร่อม R3 มากเทียบศักย์ตกคร่อมระหว่างขาเกต
กับขาซอร์สได้แรงดัน VGS จา่ ยให้ขาเกตเปน็ ไบแอสกลบั คอื แรงดัน VGS ของเจเฟตชนิดเอ็นแชนแนลจ่ายให้
ขาเกตเป็นลบ ส่วนแรงดัน VGS ของเจเฟตชนิดพีแชนแนลจ่ายให้ขาเกตเป็นบวก มีค่าคงที่ค่าหน่ึงตลอดเวลา
เกิดกระแส ID ไหลผ่านขาเดรนและขาซอร์สคงที่ค่าหนึ่งตลอดเวลาเช่นกัน เมื่อมีสัญญาณไฟกระแสสลับ
ป้อนเข้ามาที่อินพุตขาเกต ทำให้ระดับแรงดัน VGS เปลี่ยนแปลงควบคุมให้กระแส ID ไหลเปลี่ยนแปลง เกิด
ศักย์ตกคร่อม R2 เป็นสัญญาณออกเอาต์พุตขณะที่กระแส ID ไหลผ่านเจเฟตเปลี่ยนแปลง ทำให้ศักย์ตกครอ่ ม
R3 เปลี่ยนแปลงตามไปด้วยจึงใส่ตัวเก็บประจุ C3 เพื่อกำจัดสัญญาณไฟสลับทิ้งไป เหลือเฉพาะระดับแรงดัน
ไฟกระแสตรงตกคร่อม R3 ช่วยทำให้อัตราการขยายสัญญาณของวงจรเพิ่มขึ้น เกิดความคงที่ในการขยาย
สญั ญาณ

55

3. วงจรไบแอสแบบแบ่งแรงดนขั องเจเฟต
วงจรไบแอสแบบแบ่งแรงดันของเจเฟตทั้งชนิด N-Channel และชนิด P-Channel ต้องจ่ายแรงดัน
ไบแอสใหเ้ หมือนกนั ต้องจา่ ยแรงดันไบแอสตรงให้ขาซอรส์ จา่ ยแรงดันไบแอสกลับใหข้ าเดรน และขาเกตเทียบ
กับ ขาซอร์สตลอดเวลา สามารถจัดแหล่งจ่ายแรงดันไบแอสใหว้ งจรเพียงชุดเดียวโดยมีการจัดวงจรแตกต่างไป
จากวงจรไบแอสตัวเอง ทำให้วงจรมีการทำงานคงที่มากขึ้นและมีอัตราขยายสัญญาณในวงจรเพิม่ มากขึ้น การ
จดั วงจรไบแอสแบบแบ่งแรงดัน เบ้ืองตน้ ของเจเฟต แสดงดงั รปู ที่ 3.10

+VDD -VDD

R1 R3 C2 R1 R3 C2
C1 ID C1 ID C3

R2 Voutput R2 VGS R4 Voutput
VGG VGG
Vinput VGS R4 C3 Vinput

(ก) ชนิด N-Channel (ข) ชนดิ ชนดิ P-Channel

รปู ท่ี 3.10 วงจรไบแอสแบบแบง่ แรงดันเบ้ืองตน้ ของเจเฟต

จากรูปท่ี 3.10 แสดงวงจรไบแอสแบบแบ่งแรงดันเบื้องต้นของเจเฟต ท้ังชนิด N-Channel และชนิด
P-Channel มีตัวต้านทาน R1 และ R2 จัดเป็นวงจรแบ่งแรงดัน ตัวต้านทาน R1 ทำหน้าที่จ่ายแรงดันไบแอส
กลับให้ขาเกต ส่วน R2 ทำหน้าที่จำกัดกระแสที่ไหลผ่านวงจรทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมขาเกตเทียบกับกราวด์
คือแรงดัน VG เจเฟตชนิดเอ็น แชนแนลค่าแรงดัน VG เป็นบวก เจเฟตชนิดพีแชนแนลค่าแรงดัน VG เป็นลบ
เมื่อเจเฟตนำกระแสมกี ระแส ID ไหลผ่าน R4 เกิดแรงดันตกคร่อม R4 เทียบกราวด์คือแรงดัน VS ถ้าเป็นชนิด
เอน็ แชนแนลแรงดัน VS มีค่าเป็นบวก มีศักยบ์ วกสูงกว่าศกั ยบ์ วกของแรงดัน VG เกิดเปน็ แรงดัน VGS ทข่ี าเกต
เป็นบวกที่ขาซอร์สเป็นลบ แรงดัน VGS ที่ได้จ่ายแรงดันเป็นไบแอสกลับให้ขาเกตของเจเฟต มีสัญญาณตก
คร่อมตัวต้านทาน R3 เป็นสัญญาณส่งออกเอาต์พุต ส่วนตัวเก็บประจุ C3 ทำหน้าที่ควบคุมแรงดันที่ขาซอร์ส
(VS) ใหค้ งทีเ่ พ่ือควบคมุ อัตราขยายสญั ญาณของวงจรเจเฟตให้ทำงานคงท่ี

56

3.1.4 การอ่านค่มู อื เจเฟตและแปลความหมาย
เนื่องจากเจเฟตมีมากมายหลายเบอร์ในที่นี้ขอยกตัวอย่างเบอร์ 2N5457, 2N5458, 2N5459 ซึ่ง
รายละเอียดเบ้ืองตน้ มดี งั นี้
ข้อมูลท่ัวไปของเจเฟต คือ เจเฟตชนิด N-Channel ที่นำไปใช้ในวงจรขยายทั่ว ๆ ไปมีตัวถัง 2 แบบ
คือ TO-92 และ SOT-23

2N5457 MMBF5457
2N5458 MMBF5458
2N5459 MMBF5459

N-channel General Purpose Amprifier
รปู ท่ี 3.11 ตวั ถงั และการจัดตำแหน่งขา

ตารางท่ี 3.1 คา่ พกิ ดั สูงสุดของเจเฟต เบอร์ 2N5457

Rating Symbol Value Unit
Drain – Source Voltage V DS 25 Vdc
Drain – Gate Voltage V DG 25 Vdc
Reverse Gate – Source Voltage V GSR -25 Vdc
Gate Current IG 10 mAdc
Total Device Dissipation @ TA = 25°C PD 310 mW
Derate above 25°C 2.82 mW/ °C
Operating Junction Temperature TJ 135 °C
Storage Temperature Range T stg °C
-65 to +150

57

จากตารางที่ 3.1 เป็นขอ้ มูลรายละเอียดของเจเฟตเบอร์ 2N5457 พบว่าคา่ แรงดันไฟฟ้าสงู สุดที่ เดรน
– เกตสูงสุด (VDS) เท่ากับ 25 โวลต์ แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ เกต–ซอร์ส สูงสุด (VGS) เท่ากับ – 25โวลต์
กระแสไบแอสตรงที่เกตสูงสุด (IGF) เท่ากับ 10 มิลลิแอมป์ และอุณหภูมิที่รอยต่อขณะใช้งาน อยู่ในช่วง -55
ถึง + 150 องศาเซลเซียส
ตารางที่ 3.2 ลกั ษณะสมบตั ทิ างไฟฟ้าของเจเฟต เบอร์ 2N5457

2N5457, 2N5458 Symbol Min T y p Max Unit

Characteristic V(BR)GSS -25 - - Vdc

OFF CHARACTERISTICE I GSS - - -1.0 nAdc
- - -200
Gate – Source Breakdown Voltage
(IG = -10 mAdc, VDS = 0) 2N5457 V GS(off) -0.5 - -6.0 Vdc
Gate Reverse Current 2N5458 V GS -1.0 - -7.0
(VGS = -15 Vdc, VDS = 0) - -2.5 - Vdc
(VGS = -15 Vdc, VDS = 0,TA = 100°C) 2N5457 - -3.5 -
Gate – Source Cutoff Voltage 2N5458
(VDS = 15 Vds, iD =10 nAdc) 3.0 5.0 mAdc
Gate – Source Voltage 2N5457 IDSS 1.0 6.0 9.0
(VDS = -15 Vdc, iD =100 mAdc) 2N5458 2.0
(VDS = -15 Vdc, iD =200 mAdc) 3000 5000 mmhos
2N5457 |Y fs| 1000 4000 5500
ON CHARACTERISTICE 2N5458 |Y os| 1500 10 50 mmhos

Zera - Gate – Voltage Drain Current (Note 1) Ciss - 4.5 7.0 pF
(VDS = 15 Vdc, VGS = 0)
Ciss - 1.5 3.0 pF
DYNAMIC CHARACTERISTICE
-
Forward Transfer Admittance (Note 1)
(VDS = 15 Vdc, VGS = 0, f = 1kHz)
Output Admittance Common Source (Note 1)
(VDS = 15 Vdc, VGS = 0, f = 1kHz)
Input Capacitance
(VDS = 15 Vdc, VGS = 0, f = 1kHz)
Reverse Transfer Capacitance
(VDS = 15 Vdc, VGS = 0, f = 1kHz)

จากตารางที่ 3.2 พบว่าค่าพิกัดกระแสไบแอสกลับที่เกต (IGSS) เทา่ กบั –1 นาโนแอมป์ ทอี่ ณุ หภมู ิ 25
องศาเซลเซียสและเพิ่มขึ้น -200 นาโนแอมป์ ทุกๆ 100 องศาเซลเซียส ค่าพิกัดแรงดันเกต –ซอร์สคัตออฟ
(VGS(off)) ผู้ผลติ จะบอก 2 ค่ามาให้คือค่าตำ่ สุดคือ –0.5 โวลตแ์ ละค่าสูงสดุ คือ -6.0 โวลต์

ทรานส์คอนดัคแตนซ์ (Transconductance :gm) คือความสามารถในการนำกระแสที่เอาต์พุต ค่า
gm หาได้จากการเปลี่ยนแปลงกระแสเดรนต่อการเปลี่ยนแปลงของแรงดัน เกต – ซอร์ส ( Gate source
voltage) มีหน่วยเป็น ซีเมนส์ (Semens : S) ค่าทรานส์คอนดัคแตนซ์บางคร้ังเรียกว่าฟอร์เวิด ทรานส์เฟอร์

58
แอดมิตแตนซ์ (Forward Transfer Admittance : yfs) จากตารางที่ 3.2 เบอร์ 2N5457 อ่านค่าได้ต่ำสุด
1,000 ไมโครโมห์ (µmhos) และคา่ ได้สูงสุด 5,000 ไมโครโมห์ (µmhos) คา่ ความจุ (Ciss) ท่เี กดิ ขน้ึ ที่เดรนกับ
ซอร์ส เมื่อจัดวงจรเป็นคอมมอนซอร์ส คือ 4.5 พิโกฟารัด (Type) และ 7 พิโกฟารัด (Max) ซ่ึงค่าเหล่านี้จะมี
ผลเมือ่ นำเฟตไปใช้งานที่ความถสี่ งู และในวงจรสวติชิ่ง

3.1.5 การนำเจเฟตไปประยุกตใ์ ช้งาน
1. วงจรเจเฟตสวิตช์
+VDD

RL Voutput
R1 ID

Vinput

(ก) วงจร (ข) สัญญาณ

รูปที่ 3.12 สวิตชเ์ จเฟตชนดิ N-Channel

จากรูปที่ 3.12 การทำงานของวงจรเจเฟตสวิตช์อฺธิบายได้ดังน้ีในช่วงเวลา t0- t1 ไม่มีสัญญาณพัลส์
เข้ามาที่อินพตุ Ei ทำให้ขา G ไม่มีไบแอสจ่ายให้เจเฟตชนิด N-Channel นำกระแสมีกระแส ID ไหลผ่านค่าสูง
เจเฟตทำงานถึงจดุ อิม่ ตวั เป็นสวติ ชใ์ นสภาวะตอ่ วงจร (ON) ในชว่ งเวลา t1- t2 มีสัญญาณพลั ส์ลบปอ้ นเข้ามาท่ี
อินพุต Ei ทำให้ขา G ได้รบั ไบแอสกลับที่รอยต่อขา G กับขา S (VDS) รอยตอ่ เกิดค่าความต้านทานสูงต้านการ
ไหลของกระแส IDไม่ให้ไหลเจเฟตทำงานที่จุดคัตออฟเป็นสวิตช์ในสภาวะตัดวงจร (OFF) การทำงานของ
เจเฟตสวิตช์ ชนดิ N-Channel วัดสัญญาณออกเอาตพ์ ตุ EO ได้ตามรูปที่ 3.12 (ข)

59

2. วงจรขยายสญั ญาณเจเฟต

+VDD

RL C2

ID

C1

Voutput

Vinput R1 R2 C3

รูปที่ 3.13 วงจรขยายสัญญาณทีใ่ ช้เจเฟตชนิด N-Channel

จากรูปที่ 3.13 เป็นวงจรขยายสัญญาณที่ใช้เจเฟตชนิด N-Channel จัดวงจรแบบคอมมอนซอร์ส
สัญญาณอินพุตป้อนเข้าที่ขา G เทียบกับขา S เอาต์พุตออกที่ขา D เทียบกับขา S อินพุตอิมพีแดนซ์ (Zi) สูง
มาก เอาต์พุตอิมพีแดนซ์ (ZO) มีค่าสูงแต่ต่ำกว่าอินพุตอิมพีแดนซเ์ ฟสของสัญญาณอินพุตและเอาตพ์ ุตตา่ งกัน
180 องศา ใช้เป็นวงจรขยายสัญญาณทั่วไปใหค้ ุณภาพดดี า้ นการขยายแรงดนั และขยายกำลัง

3.1.6 การวัดและทดสอบเจเฟต
การตรวจสอบว่าเจเฟตดหี รือเสีย (กรณที ราบขาตา่ งๆของเจเฟต) เม่อื ทราบตำแหนง่ ขาของเจเฟต ให้
ต้ังย่านวัดโอห์มมิเตอร์ไว้ท่ี Rx10 จากนั้นทำการปรับศูนย์โอห์ม โดยนำปลายสายแตะกัน ปรับปุ่ม Zero Adj.
ให้เข็มมิเตอร์ชี้ที่ศูนย์โอห์ม จากโครงสร้างของเจเฟตขา G กับขา S และขา G กับขา D เป็นรอยต่อพีเอ็น
เหมือนไดโอด ดังน้ันถ้าทำการวัดค่าความต้านทานระหว่างขา G กับขา S หรือขา G กับขา D จะได้ค่าความ
ต้านทานสูงและทำการสลับข้างจะได้ค่าความต้านทานต่ำข้างหนึ่ง จากนั้นทำการวัดความต้านทานระหว่างขา
D กับขา S สลับข้างแล้วจะได้ค่าความต้านทานเท่ากัน แสดงว่าเจเฟตดีการวัดทดสอบเจเฟต มีขั้นตอนการวัด
ดงั รปู ท่ี 3.14

60

(ก) ตั้งย่านวัด x10 และปรับศนู ย์โอหม์ (ข) ตำแหน่งขาเจเฟต

(ค) วัดคขู่ า G-S ได้ค่าความต้านทาน 750 โอห์มหนงึ่ ข้างสลับสายแลว้ วัดไม่ขึน้ หนึ่งข้าง

(ง) วัดคคู่ วามตา้ นทาน D-S ไดค้ ่าความตา้ นทานเท่ากันท้ังสองครง้ั คือ 210 โอหม์
รูปที่ 3.14 การวัดและทดสอบเจเฟตด้วยโอห์มมเิ ตอร์
ทมี่ า : 4.pdf (tl.ac.th)

61

จากรูปที่ 3.14 แสดงการวัดและทดสอบเจเฟตเบอร์ 2N3819 เป็นเจเฟตชนิด N-Channel สรุปผล
การวัดได้ดังตารางท่ี 3.3

ตารางที่ 3.3 การวดั และทดสอบเจเฟตเบอร์ 2N3819 ชนิด N-Channel ด้วยโอห์มมเิ ตอร์
ขาทต่ี ่อสายวดั สีแดง (ไฟลบ) ขาทต่ี อ่ สายสดี ำ (ไฟบวก) ผลการวัดทไ่ี ด้จากมัลตมิ เิ ตอร์
ขา G ขา S เขม็ ไมข่ น้ึ
ขา S ขา G 750 โอหม์
ขา G ขา D เขม็ ไม่ขน้ึ
ขา D ขา G 750 โอหม์
ขา G ขา D 210 โอห์ม
ขา D ขา S 210 โอหม์

การตรวจสอบเจเฟต (กรณีไม่ทราบขา) มีลำดับขน้ั ตอนดงั น้ี
1. ให้ต้ังย่านวัดโอห์มมิเตอร์ไว้ที่ Rx10 จากนั้นทำการปรับศูนย์โอห์ม โดยนำปลายสายแตะ

กันปรับปุ่ม Zero Adj. ให้เขม็ มเิ ตอรช์ ้ีทศี่ ูนยโ์ อหม์
2. วัดหาขา D กับ S โดยสลับสายวัดของมิเตอร์วดั 2 คร้ังขาของเจเฟตคู่ใดวัด 2 คร้ังแล้วได้

ค่าความตา้ นทานเท่ากันแสดงว่า เปน็ ขา D กับ S ขาทีเ่ หลือคอื ขา G

สรปุ
เจเฟต (JFET) เป็นเฟตแบบรอยต่อ มี 3 ขา คอื ขาซอรส์ (Source : S) ขาเดรน (Drain :D) และขาเกต

(Gate : G) แบ่งตามลักษณะโครงสร้างได้ 2 ชนดิ คือ เจเฟตชนดิ เอ็นแชนแนล (N-Channel) และเจเฟตชนิดพี
แชนแนล (P-Channel) สัญลักษณ์ของเจเฟตชนิด P-Channel ที่ขาเกต มีหัวลูกศรชี้ออกเพราะว่า สารก่ึง
ตัวนำที่ใช้ทำขาเกตว่าเป็นสารชนิดเอ็น ส่วนสัญลักษณ์เจเฟตชนิด N-Channel ที่ขาเกต มีหัวลูกศรชี้เข้า
เพราะว่า สารกงึ่ ตวั นำทใี่ ช้ทำขาเกตว่าเปน็ สารชนิดพี

การจ่ายแรงดัน ไบแอสเจเฟตเบื้องตน้ เจเฟตชนิด N-Channel และชนิด P-Channel ต้องจ่ายแรงดัน
ไบแอสตรงให้ขาซอรส์ จ่ายแรงดันไบแอสกลับใหก้ บั ขาเดรนกบั ขาเกต เทยี บกบั ขาซอรส์

คุณลักษณะสมบัติของเจเฟต เป็นกราฟแสดงคุณสมบัติการทำงานของเจเฟต เมื่อทำการจ่ายแรงดัน
ไบแอสให้กับเจเฟตที่ระดับแตกต่างกันทำให้มีกระแสไหลผ่านเจเฟตและแรงดันตกคร่อมเปลี่ยนแปลงในวงจร
โดยกราฟคุณสมบัติของเจเฟต จะแสดงค่ากระแสเดรน (ID) และแรงดันตกคร่อมขาเดรน และขาซอร์ส คือ
VDS

62

การจัดวงไบแอสเจเฟตแบ่งออกได้ 3 แบบคือไบแอสคงที่ (Fixed Bias) ไบแอสตัวเอง (Self Bias)
และไบแอสแบบแบ่งแรงดัน (Voltage Divider Bias) ในการจัดวงจรไบแอสแบบแบ่งแรงดันจะมีเสถียรภาพ
และมีอัตราขยายสัญญาณที่ดี

เจเฟตมีให้เลือกใช้งานหลายเบอร์และแต่ละเบอร์มีความแตกตา่ งกัน ดังนั้น ในการนำเจเฟตไปใช้งาน
จำเป็นต้องรู้ข้อมูลรายละเอียดของเจเฟตเบอร์ต่างๆ เพื่อให้สามารถให้ใช้งานได้อย่างถูกต้องเหมาะสม
การศกึ ษาขอ้ มลู จากคูม่ ือของเจเฟตจะทำให้ทราบเกย่ี วกับค่าแรงดนั ไฟฟ้าสูงสุดท่ี เดรน – เกตสงู สุด (VDS) ค่า
แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่ เกต–ซอร์สสูงสุด (VGS) ค่ากระแสไบแอสตรงที่เกตสูงสุด (IGF) ค่ากระแสไบแอสกลับ ที่
เกต( IGSS) และอณุ หภมู ทิ ร่ี อยตอ่ ขณะใชง้ าน เป็นต้น

เจเฟตมีคุณสมบัติที่ดีกว่าทรานซิสเตอร์หลายประการแต่สามารถนำไปใช้งานได้หลายหน้าที่
เชน่ เดียวกบั ทรานซสิ เตอรโ์ ดยถูกนำไปใช้งานด้าน วงจรสวิตชว์ งจรขยายสัญญาณต่างๆ เพราะสามารถทำงาน
ทอ่ี ณุ หภมู สิ งู ไดด้ ี การขยายสัญญาณแบบหลายภาคได้ดี

การวัดและทดสอบเจเฟตในกรณที ี่ทราบขาแล้วน้ัน ทำไดโ้ ดยใช้โอหม์ มิเตอรต์ ้ังย่าน Rx10 วัดขา Gกับ
ขา S และขา G กับขา D อย่างละ 2 คร้ังโดยการสลับสายของมิเตอร์จะได้ค่าความต้านทานสูงค่าหน่ึงและต่ำ
อกี คา่ หนึ่งแสดงว่า เจเฟตดถี า้ ไดต้ รงขา้ มแสดงว่าเจเฟตเสีย

63

3.2 มอสเฟต
มอสเฟต (MOSFET) เป็นเฟตอีกชนิดหนึ่งที่มีโครงสร้างแตกต่างไปจากเจเฟต (JFET) โดยสิ้นเชิง

เพราะสว่ นท่สี รา้ งข้ึนมาเปน็ ขาเกต (G) ของมอสเฟต ถกู สรา้ งข้ึนมาตา่ งหากโดยไมต่ ่อร่วมกับสว่ นทเ่ี ป็นขาเดรน
(D) และขาซอร์ส (S) แยกตัวเป็นอิสระ มีฉนวนค่ันกลางแยกขา G ออกจากขา D และขา S ส่วนที่เป็นขา D
และขา S ถูกสร้างข้ึนบนฐานรองสารก่ึงตัวนำหรือซับสเตรต (Sustrate :SS) ขบวนการผลิตมอสเฟตเป็น
ขบวนการเดยี วกบกั ารผลติ ไอซี (IC)

มอสเฟต (MOSFET) ทผ่ี ลิตขน้ึ มาใช้งาน แบ่งออกได้ 2 แบบคอื
1. ดีพลีชั่นมอสเฟต (Depletion MOSFET) ใช้อักษรย่อ D – MOSFET แบ่งย่อยได้เป็น 2

ชนดิ คอื ชนิด P – Channel และ N – Channel
2. เอน็ ฮานซเ์ มนตม์ อสเฟต (Enhancement MOSFET ใช้อกั ษรยอ่ E-MOSFET แบ่งย่อยได้

เป็น 2 ชนิดคือ ชนิด P – Channel และ N – Channel

3.2.1 โครงสรา้ งและสัญลักษณ์ของมอสเฟต
D – MOSFET ชนิด N – Channel เป็น MOSFET ที่ส่วนขา D และขา S ผลิตจากสาร ก่ึงตัวนำชนิด
N ถูกสร้างข้ึนบนฐานรอง (SS) ชนิด P สารก่ึงตัวนำส่วนที่เป็นขา D และขา S ถูกต่อถึงกันด้วยฐานรองที่เป็น
สารกึ่งตัวนำชนิดเดียวกับสารส่วนขา D และขา S ขา G ถูกแยกออกไปต่างหากโดยถูกฉนวนซิลิคอนได
ออกไซด์ (Silicon Dioxide) หรือ SiO2 คั่นกลางขา G มีโครงสร้างเป็นแผ่นโลหะตัวนำมีคุณสมบัติเสมอื นเปน็
สารก่ึงตัวนำชนิดเดียวกับฐานรอง (SS) ลักษณะโครงสร้างและสัญลักษณ์ของ D – MOSFET ชนิด N –
Channel แสดงดงั รูปท่ี 3.15

(ก) โครงสรา้ ง (ข) สัญลักษณ์

รปู ท่ี 3.15 โครงสร้างและสญั ลักษณ์ D – MOSFET ชนิด N – Channel
ทมี่ า : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

64

จากรูปที่ 3.15 แสดงโครงสร้างและสัญลักษณ์ของ D – MOSFET ชนิด N – Channel (สังเกตจาก
สารที่ใช้ผลิตขา D กับขา S) รูปท่ี3.15 (ก) เป็นโครงสร้างของ D – MOSFET ชนิด N – Channel ฐานรองใช้
สารชนิด P มีสารชนิด N ผลิตเป็นขา D กับขา S และสารก่ึงตัวนำที่อยู่ระหว่างสารที่ใช้ผลิตขาขา D กับขา S
เป็นสารชนิดเดียวกับขา D และขา S คือมีอิเล็กตรอนอิสระมากกว่าปกติขา G เป็นแผ่น โลหะวางอยู่บนฉนวน
ซลิ ิคอนไดออกไซด์ (SiO2) การทำงานของขา G ใชส้ นามไฟฟ้าจากขา G ไปควบคุมการทำงาน

ส่วนรูปที่3.15 (ข) เป็นสัญลักษณ์ของ D – MOSFET ชนิด N – Channel ขา G เขียนแยกออก
ต่างหากไม่ตอ่ กบั ขาใด ส่วนขา D กับขา S เขยี นต่อเป็นเสน้ เดยี วกัน แสดงให้ทราบว่าขาท้ังสองต่อถงึ กันภายใน
สัญลักษณ์หัวลูกศรถูกแสดงไว้ที่ฐานรอง หัวลูกศรชี้เข้าบอกให้ทราบว่า เป็นสารกึ่งตัวนำชนิด P หรือบวกการ
ต่อใช้งานขาฐานรอง (SS) ต่อเข้ากบั ขา S เสมอขาตอ่ ออกมาใช้งานจริงจงึ มีเพยี ง 3 เทา่ นั้น คอื ขา G ขา D และ
ขา S

D – MOSFET ชนิด P– Channel เป็น MOSFET ที่ส่วนของขา D กับขา S ผลิตจากสารเป็นสารกึ่ง
ตัวนำชนิด P ถูกสร้างขึ้นบนฐานรอง (SS) ชนิด N สารก่ึงตัวนำส่วนที่เป็นขา D และขา S ถูกต่อถึงกันด้วย
ฐานรองทเ่ี ปน็ สารกงึ่ ตัวนำชนดิ เดยี วกับขา D และขา S นั้นคือสารสว่ นทเ่ี ป็นขา D กับขา S ต่อถึงกันสว่ นขา G
ถูกแยกออกไปต่างหากโดยถูกฉนวนซิลิคอนไดออกไซด์ (Silicon Dioxide) หรือ SiO2 คั่นกลางโครงสร้างและ
สัญลักษณ์ของ D – MOSFET ชนดิ P– Channel แสดงดังรูปท่ี 3.16

(ก) โครงสร้าง (ข) สัญลักษณ์

รปู ท่ี 3.16 โครงสรา้ งและสัญลักษณ์ D–MOSFET ชนิด P-Channel

ทมี่ า : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

จากรปู ที่ 3.16 แสดงโครงสรา้ งและสัญลกั ษณ์ของ D-MOSFET ชนิด P– Channel (ดูที่สารผลติ ขา D
กับขา S) รูปที่ 3.16 (ก) เปน็ โครงสรา้ งของ D-MOSFET ชนดิ P– Channel ฐานรองใชส้ ารชนดิ N มสี ารชนิด
P ผลิตเป็นขา D กับขา S และสารก่ึงตัวนำที่อยู่ระหว่างสารที่ใช้ผลิตเป็นขา D และขา S เป็นชนิดเดียวกับขา
D และขา S คือมีโฮลมากกว่าปกติขา G เป็นแผ่นโลหะวางอยู่บนฉนวนซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) การทำงาน
ของขา G ใชส้ นามไฟฟา้ จากขา G ไปควบคุมการทำงาน

65

สว่ นรปู ท่ี 3.16 (ข) เปน็ สัญลกั ษณ์ของ D – MOSFET ชนิด P– Channelขา G เขียนแยกออกตา่ งหาก
ไม่ต่อกับขาใด ส่วนขา D กับขา S เขียนต่อเป็นเส้นเดียวกัน แสดงให้ทราบว่าขาทั้งสองต่อถึงกัน ภายใน
สัญลักษณ์หัวลูกศรถูกแสดงไว้ท่ีฐานรอง หัวลูกศรชี้ออกบอกให้ทราบว่า เป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N หรือลบ การ
ต่อใช้งานขาฐานรอง (SS) ต่อเข้ากบั ขา S เสมอขาตอ่ ออกมาใช้งานจริงจึงมเี พยี ง 3 เทา่ น้ัน คอื ขา G ขา D และ
ขา S

E-MOSFET ชนิด N – Channel เป็นมอสเฟตที่สว่ นของขา D กับขา S ผลิตจากสารชนิด N ถูกสร้าง
ขึ้นบนฐานรอง (SS) ชนิด P สารส่วนท่ีเป็นขา D กับขา S ไม่ต่อถึงกัน เพราะมีฐานรองที่เป็นสารก่ึงตัวนำชนิด
ตรงข้ามกับขา D กับขา S ค่ันอยู่ส่วนขา G ถูกแยกออกมาต่างหากมีฉนวนซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) ค่ันอยู่
โครงสรา้ งและสัญลักษณ์ของ E-MOSFET ชนดิ N – Channel แสดงดังรปู ท่ี 3.17

(ก) โครงสรา้ ง (ข) สญั ลกั ษณ์

รูปที่ 3.17 โครงสรา้ งและสัญลักษณ์ E–MOSFET ชนดิ N–Channel

ที่มา : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

จากรูปที่ 3.17 แสดงโครงสร้างและสญั ลักษณ์ของ E-MOSFET ชนิด N–Channel (ดูที่สารใชผ้ ลิตขา
D กับขา S) รูปที่ 3.17 (ก) เป็นโครงสร้างของ E-MOSFET ชนิด N–Channel ฐานรองใช้สารชนิด P มีสาร
ชนิด N ผลิตเป็นขา D กับขา S และสารกึ่งตัวนำที่อยู่ระหว่างสารที่ใช้ผลิตเป็นขา D และขา S เป็นชนิดตรง
ข้าม ทำใหข้ า D และขา S ถกู แยกออกจากกัน ขา G เป็นแผ่นโลหะวางอยู่บนฉนวนซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2)
การทำงานของขา G ใชส้ นามไฟฟา้ จากขา G ไปควบคมุ การทำงาน

ส่วนรูปท่ี 3.17 (ข) เป็นสัญลักษณ์ของ E–MOSFET ชนิด N–Channel ขา G เขียนแยกออกต่างหาก
ไม่ต่อกบั ขาใด สว่ นขา D กับขา S เขียนตอ่ เป็นเส้นประแสดงให้ทราบว่าขาทงั้ สองภายในไม่ต่อถงึ กันสัญลักษณ์
หัวลูกศรถูกแสดงไว้ทฐี่ านรอง หัวลูกศรช้ีเข้าบอกให้ทราบว่าเป็นสารกง่ึ ตัวนำชนิด P หรือบวกการต่อใช้งานขา
ฐานรอง (SS) ต่อเขา้ กบั ขา S เสมอขาต่อออกมาใช้งานจรงิ จึงมีเพียง 3 เทา่ นั้น คอื ขา G ขา D และขา S

E-MOSFET ชนิด P–Channel เป็นมอสเฟตทสี่ ว่ นของขา D กับขา S ผลติ จากสารชนดิ P ถูกสร้างข้ึน
บนฐานรอง (SS) ชนิด N สารส่วนที่เป็นขา D กับ ขา S ไม่ต่อถึงกัน เพราะมีฐานรองที่เป็นสารกึ่งตัวนำชนิด

66

ตรงข้ามกับขา D กับขา S คั่นอยู่ส่วนขา G ถูกแยกออกมาต่างหากมีฉนวนซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2) ค่ันอยู่
โครงสรา้ งและสญั ลักษณข์ อง E-MOSFET ชนิด P–Channel แสดงดงั รูปที่ 5.4

(ก) โครงสรา้ ง (ข) สญั ลักษณ์

รูปท่ี 3.18 โครงสรา้ งและสัญลกั ษณ์ E – MOSFET ชนิด N – Channel

ท่มี า : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

จากรูปที่ 3.18 แสดงโครงสร้างและสัญลักษณ์ของ E-MOSFET ชนิด P–Channel (ดูที่สารใช้ผลิตขา
D กับขา S) รูปที่ 3.18 (ก) เป็นโครงสร้างของ E-MOSFET ชนิด P–Channel ฐานรองใช้สารชนิด N มีสาร
ชนิด P ผลิตเป็นขา D กับขา S และสารก่ึงตัวนำที่อยู่ระหว่างสารที่ใช้ผลิตเป็นขา D และขา S เป็นชนิดตรง
ข้าม ทำใหข้ า D และขา S ถูกแยกออกจากกัน ขา G เป็นแผน่ โลหะวางอยู่บนฉนวนซิลิคอนไดออกไซด์ (SiO2)
การทำงานของขา G ใชส้ นามไฟฟา้ จากขา G ไปควบคุมการทำงาน

สว่ นรูปที่ 3.18 (ข) เปน็ สัญลกั ษณ์ของ E – MOSFET ชนดิ P–Channel ขา G เขยี นแยกออกต่างหาก
ไม่ต่อกับขาใด ส่วนขา D กับขา S เขียนต่อเป็นเส้นประแสดงให้ทราบว่า ขาท้ังสองภายในไม่ต่อถึงกัน
สัญลักษณ์หัวลูกศรถกู แสดงไว้ที่ฐานรอง หัวลูกศรช้ีออกบอกให้ทราบว่า เป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N หรือลบ การ
ต่อใช้งานขาฐานรอง (SS) ตอ่ เข้ากบั ขา S เสมอขาต่อออกมาใช้งานจรงิ จึงมเี พยี ง 3 เทา่ นน้ั คอื ขา G ขา D และ
ขา S

3.2.2 หลกั การทำงานและคุณลักษณะสมบตั ขิ องมอสเฟต
หลกั การทำงาน
1. การจ่ายแรงดันไบแอสให้ D–MOSFET ชนิด N–Channel
การจ่ายแรงดันไบแอสให้ D–MOSFET เหมือนกับการจ่ายแรงดันไบแอสให้เจเฟต คือ จ่าย

แรงดนั ไบแอสตรงใหข้ า S จา่ ยแรงดันไบแอสกลับให้ขา D กับขา G เทยี บขา S ลกั ษณะวงจรจ่ายแรงดันไบแอส
เบื้องตน้ แสดงดงรั ูปท่ี 3.19

67

(ก) วงจรรปู โครงสร้าง (ข) วงจรรูปสญั ลักษณ์

รปู ที่ 3.19 วงจรจา่ ยแรงดันไบแอสเบ้ืองต้นให้ D–MOSFET ชนิด N–Channel

ทม่ี า : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

จากรูปที่ 3.19 แสดงวงจรจ่ายแรงดันไบแอสเบ้ืองต้นให้ D–MOSFET ชนิด N–Channel การทำงาน
ของวงจรเป็นดังนี้จ่ายแรงดัน VDD ให้เฉพาะขา D กับขา S ตัว D–MOSFET ทำงานมีกระแส ID ไหลผ่าน
ระหว่างขา D กับขา S สูงมากค่าหน่ึงคงที่ตลอดเวลาการควบคุมการทำงานของ D–MOSFET ให้เกิดการ
เปลี่ยนแปลง ทำได้โดยการจ่ายแรงดันไบแอสกลับให้ขา G เทียบกับขา S (VGG) ศักย์ลบที่ขา G จะไปผลักให้
อิเล็กตรอนอิสระอยู่ระหว่างรอยต่อส่วนขา D กับขา S เคลื่อนที่ห่างออกมาและดึงโฮลเข้าไปแทนที่ส่งผลให้
สารกงึ่ ตวั นำระหว่างรอยต่อขา D กับขา S เปลี่ยนแปลงไปเปน็ สารก่ึงตวั นำชนิด P ตา้ นการไหลของกระแส ID
ใหไ้ หลผ่านจากขา D ไปขา S ได้นอ้ ยลง

การปรับเปลี่ยนค่าแรงดันไบแอสกลับ VGG มีผลให้กระแส ID ไหลเปลี่ยนแปลง จ่าย VGG ให้มาก
ศักย์ลบท่ขี า G มากผลักอิเลก็ ตอนอสิ ระระหว่างรอยต่อส่วนขา D กับขา S เคลอ่ื นที่ห่างออกมาจำนวนมาก ดึง
โฮลเข้าไปแทนที่มาก สภาพสารระหว่างรอยต่อส่วนขา D กับขา S เปลี่ยนไปเป็นสารชนิด P มากข้ึนต้านการ
ไหลของกระแส ID ให้ไหลได้ยิ่งน้อยลง ในทางตรงข้ามถ้าจ่ายแรงดันไบแอสกลับทีข่ า D กับขา S ให้ยิ่งน้อยลง
ศักย์ลบที่ขา G น้อยลง ผลักอิเล็กตรอนอิสระระหว่างรอยต่อส่วนขา D กับขา S เคลื่อนที่ห่างออกมาจำนวน
น้อย ดึงโฮลเข้าไปแทนที่น้อย สภาพสารระหว่างรอยต่อส่วนขา D กับขา S เปลี่ยนไปเป็นสารชนิด P น้อยลง
ต้านกระส ID ได้น้อยลง กระแส ID ไหลได้มากขึ้น สามารถควบคุมการทำงานของ D–MOSFET ชนิด N–
Channel ได้เหมือนกบั การทำงานของเจเฟต ชนิด N – Channel

2. การจ่ายแรงดันไบแอสให้ D–MOSFET คือจา่ ยแรงดันไบแอสตรงใหข้ า S จ่ายแรงดนั ไบแอสกลบั ให้
ขา D กบั ขา G เทียบกบั ขา S ลักษณะวงจรจา่ ยแรงดันไบแอสเบื้องตน้ แสดงดงั รปู ที่ 3.20

68

ID
VDD

VGG

(ก) วงจรรปู โครงสร้าง (ข) วงจรรปู สัญลักษณ์

รปู ที่ 3.20 วงจรจ่ายแรงดันไบแอสเบื้องต้น ให้ D-MOSFET ชนิด P-Channel

ทมี่ า : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

จากรูปที่ 3.20 แสดงวงจรจ่ายแรงดันไบแอสเบ้ืองต้นให้ D-MOSFET ชนิด P-Channelการทำงาน
ของวงจรเป็นดังนี้จ่ายแรงดันไบแอส VDD ให้เฉพาะขา D กับขา S ตัว D-MOSFET ทำงานมีกระแส ID ไหล
ผ่าน ระหว่างขา S กับขา D สูงมากค่าหนึ่งคงที่ตลอดเวลาการควบคุมการทำงานของ D-MOSFET ให้เกิดการ
เปลย่ี นแปลง ทำไดโ้ ดยจา่ ยแรงดันไบแอสกลับให้ขา G เทียบกบั ขา S (VGG) ศักยบ์ วกที่จา่ ยให้ขา G จะไปผลัก
ให้โฮลอยู่ระหว่างรอยต่อส่วนขา D กับ S เคลื่อนที่ห่างออกมาและดึงอิเล็กตรอนอิสระเข้าไปแทนที่ ส่งผลให้
สารกึ่งตัวนำระหว่างรอยต่อขา D กับขา S เปลี่ยนแปลงเป็นสารก่ึงตัวนำชนิด N ต้านการไหลของกระแส ID
ใหไ้ หลผ่านจากขา S ไปขา D ได้น้อยลง

การปรับเปลี่ยนค่าแรงดันไบแอสกลับ VGG มีผลให้กระแส ID ไหลเปลี่ยนแปลง จ่าย VGG ให้มาก
ศักย์บวกที่ขา G มาก ผลักโฮลระหว่างรอยต่อส่วนขา D กับขา S เคลื่อนที่ห่างออกมาจำนวนมาก ดึง
อเิ ลก็ ตรอนอิสระเข้าไปแทนท่ีมาก สภาพสารระหว่างรอยต่อส่วนขา D กับขา S เปลี่ยนไปเปน็ สารชนดิ N มาก
ขึ้นต้านการไหลของกระแส ID ให้ไหลได้ย่ิงน้อยลง ในทางตรงข้ามถ้าจ่ายแรงดันไบแอสกลับที่ขา D กับขา S
ให้ยิ่งน้อยลง ศักย์บวกที่ขา G น้อยลง ผลักโฮลระหว่างรอยต่อส่วนขา D กับขา S เคลื่อนที่ห่างออกมาจำนวน
น้อย ดึงอิเล็กตรอนอิสระเข้าไปแทนที่น้อย สภาพสารระหว่างรอยต่อส่วนขา D กับขา S เปลี่ยนไปเป็นสาร
ชนิด N น้อยลง ต้านกระส ID ได้น้อยลง กระแส ID ไหลได้มากข้ึน สามารถควบคุมการทำงานของ D–
MOSFET ชนิด P– Channel ไดเ้ หมอื นกบั การทำงานของเจเฟต ชนดิ P–Channel

3. การจ่ายไบแอสที่ถูกต้องให้ E-MOSFET ต้องจ่ายแรงดันไบแอสดังน้ีจา่ ยแรงดันไบแอสตรงให้ขา G
กับขา S เทยี บกนั จา่ ยแรงดันไบแอสกลับให้ขา D เทียบขา S ลักษณะวงจรจ่ายแรงดันไบแอสเบ้ืองต้น แสดงดัง
รปู ที่ 3.21

69

ID
VDD

VGG

(ก) วงจรรูปโครงสร้าง (ข) วงจรรปู สัญลกั ษณ์

รปู ที่ 3.21 วงจรจ่ายแรงดันไบแอสเบื้องต้นให้ E-MOSFET ชนิด N-Channel

ท่ีมา : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

จากรูปที่ 3.21 แสดงวงจรจ่ายแรงดันไบแอสเบ้ืองต้นให้ E-MOSFET ชนิด N-Channel การทำงาน
ของวงจรเป็นดังนี้จ่ายแรงดันไบแอส VDD ให้เฉพาะขา D กับขา S ตวั E-MOSFET ยงั ไม่ทำงานไม่มีกระแส ID
ไหล เพราะสารก่ึงตัวนำส่วนที่เป็นขา D กับขา S ไม่ต่อถึงกันมีฐานรอง (SS) เป็นสารก่ึงตัวนำชนดิ ตรงข้ามค่ัน
อยคู่ ือ E-MOSFET ไม่ทำงาน เม่ือจ่ายแรงดันบวก VGG ใหข้ า G เทียบกบั ขา S เป็นการจ่ายไบแอสตรงให้ขา G
และขา S ศักย์บวกที่ขา D ผลักให้โฮลบริเวณสารกึ่งตัวนำที่ค่ันอยู่ระหว่างสารที่ผลิตเป็นขา D และขา S
เคลื่อนที่ห่างออกไป ดึงอิเล็กตรอนอิสระเข้าไปแทนที่ ส่งผลให้สารก่ึงตัวนำบริเวณน้ีเปลี่ยนสภาพจากชนิด P
เป็นชนดิ N เช่อื มตอ่ สารท่ีผลิตเปน็ ขา D และขา S ถงึ กนั เกดิ กระแส ID ไหล

การปรับเปลี่ยนค่าแรงดัน ไบแอสตรง VGG มีผลให้กระแส ID ไหลเปลี่ยนแปลงถ้าจ่าย VGG น้อย
ศักย์บวกที่ขา G น้อย ผลักโฮลออกไปได้น้อย ดึงอิเล็กตรอนอิสระเข้าไปแทนที่น้อยสารกึ่งตัวนำที่คั่นระหว่าง
สารทผี่ ลิตเปน็ ขา D และขา S เปลยี่ นสภาพเป็นสารกึ่งตวั นำชนิด N นอ้ ยเกดิ กระแส ID ไหลนอ้ ย ถ้าจา่ ย VGG
มาก ศักย์บวกที่ขา G มาก ผลักโฮลออกไปได้มากดึงอิเล็กตรอนอิสระเข้าไปแทนที่มาก สารก่ึงตัวนำที่คั่น
ระหว่างสารที่ผลิตเป็นขา D และขา S เปลี่ยนสภาพเป็นสารก่ึงตัวนำชนิด N มาก เกิดกระแส ID ไหลมาก
สามารถควบคุมการทำงานของ E-MOSFET ชนิด N-Channel ได้เหมือนกับการทำงานของ NPN
ทรานซิสเตอร์

4. การจ่ายไบแอสให้ E-MOSFET ต้องจ่ายแรงดันไบแอสดังน้ีจ่ายแรงดันไบแอสตรงให้ขา G กับขา S
เทียบกัน จ่ายแรงดันไบแอสกลับให้ขา D เทียบขา S ลักษณะวงจรจ่ายแรงดันไบแอสเบ้ืองต้น แสดงดังรูปท่ี
3.22

70

ID
VDD

VGG

(ก) วงจรรปู โครงสร้าง (ข) วงจรรูปสญั ลักษณ์

รูปที่ 3.22 วงจรจา่ ยแรงดันไบแอสเบ้ืองต้นให้ E-MOSFET ชนดิ P-Channel

ท่มี า : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

จากรูปที่ 3.22 แสดงวงจรจ่ายแรงดันไบแอสเบื้องต้นให้ E-MOSFET ชนิด P-Channel การทำงาน
ของวงจรเป็นดังน้ีจ่ายแรงดันไบแอส VDD ให้เฉพาะขา D กับขา S ตวั E-MOSFET ยงั ไมท่ ำงานไมม่ ีกระแส ID
ไหลเพราะสารก่ึงตัวนำส่วนที่เป็นขา D กับขา S ไม่ต่อถึงกันมีฐานรอง (SS) เป็นสารกึ่งตัวนำชนิดตรงข้ามค่ัน
อยู่คือ E-MOSFET ไม่ทำงาน เมื่อจ่ายแรงดันลบ VGG ให้ขา G เทียบกับขา S เป็นการจ่ายไบแอสตรงให้ขา G
และขา S ศักย์ลบท่ขี า D ผลักใหอ้ เิ ล็กตรอนอสิ ระบรเิ วณสารกึ่งตัวนำทค่ี ั่นอยู่ระหว่างสารที่ผลติ เปน็ ขา D และ
ขา Sเคลื่อนที่ห่างออกไป ดึงโฮลเข้าไปแทนที่ส่งผลให้สารก่ึงตัวนำบริเวณนี้เปลี่ยนสภาพจากชนิด N เป็นชนดิ
Pเชือ่ มต่อสารที่ผลิตเป็นขา D และขา S ถึงกนั เกดิ กระแส ID ไหล

การปรบั เปลย่ี นคา่ แรงดันไบแอสตรง VGG มผี ลให้กระแส ID ไหลเปลี่ยนแปลงถา้ จ่าย VGG นอ้ ย ศักย์
ที่ขา G น้อยผลักอิเล็กตรอนอิสระออกไปได้น้อย ดึงโฮลเข้าไปแทนที่น้อยสารก่ึงตัวนำที่ค่ันระหว่างสารที่ผลิต
เปน็ ขา D และขา S เปลยี่ นสภาพเป็นสารก่ึงตวั นำชนดิ P นอ้ ย เกิดกระแส ID ไหลนอ้ ยถ้าจา่ ย VGG มาก ศักย์
ลบที่ขา G มาก ผลักอิเล็กตรอนอิสระออกไปได้มากดึงโฮลเข้าไปแทนที่มาก สารก่ึงตัวนำที่คั่นระหว่างสารท่ี
ผลิตเป็นขา D และขา S เปลี่ยนสภาพเป็นสารก่ึงตัวนำชนิด P มากเกิดกระแส ID ไหลมาก สามารถควบคุม
การทำงานของ E-MOSFET ชนดิ P-Channel ไดเ้ หมอื นกบั การทำงาน

71

คุณลักษณะสมบตั ขิ องมอสเฟต
กราฟคุณสมบัติของ D-MSFET เป็นกราฟบอกคุณสมบัติการทำงาน เมื่อจ่ายแรงดันไบอัสให้

วงจร D-MOSFET ในระดับที่แตกต่างกันทำให้เกิดกระแส ID และแรงดันตกคร่อม VDS เปลี่ยนแปลงไป เม่ือ
ปรับเปลยี่ นแรงดัน ที่ตกครอ่ มขา G กับขา S (VGS) เป็นลำดบั

1.กราฟ D-MOSFET ชนดิ N-Channel

(ก) วงจร (ข) กราฟคุณสมบัติ

รูปที่ 3.23 การหากราฟคณุ สมบตั ิของ D-MOSFET ชนิด N-Channel

ทมี่ า : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

จากรูปที่ 3.23 แสดงหาการหากราฟคุณสมบัติของ D-MOSFET ชนิด N-Channel และกราฟ
คุณสมบัติเพื่อหาค่ากระแส ID แรงดัน VDS และ VGS กราฟคุณสมบัติหาได้โดยกำหนดให้แรงดัน VGS มี
ค่าคงที่ค่าหนึ่งตลอดเวลา ทำการปรับเปลี่ยนระดับแรงดัน VDS เป็นลำดับจากค่าน้อยไปค่ามาก ทำให้เกิด
กระแส ID ไหลเปลี่ยนแปลง วัดและบันทึกค่าแรงดัน VDS และกระแส ID ไว้เป็นลำดับทำการปรับเปลี่ยน
แรงดนั VGS ไปอกี ระดบั หนง่ึ และปรบั เปล่ยี นระดบั แรงดนั VDS เปน็ ลำดบั จากคา่ นอ้ ยไปค่ามาก ทำให้กระแส
ID ไหลเปลี่ยนแปลงไปอีกระดับหน่ึง ทำเช่นนี้หลายๆ ค่าเมื่อนำมาเขียนกราฟคุณสมบัติได้กราฟคุณสมบัติ
ออกมาดงั รูปท่ี 3.23 (ข)

กระแส IDSS ในกราฟคุณสมบัติคือ ค่ากระแสอิ่มตัวที่ไหลระหว่างเดรนและซอร์สขณะงดจ่ายแรงดัน
ไบแอสใหเกต หรือเม่ือคา่ แรงดัน VGS เปน็ ศนู ย์โวลต์

72

2.กราฟ D-MOSFET ชนิด P-Channel

(ก) วงจร (ข) กราฟคุณสมบตั ิ

รูปที่ 3.24 การหากราฟคุณสมบัติของ D-MOSFET ชนิด P-Channel

ที่มา : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

จากรูปที่ 3.24 แสดงหาการหากราฟคุณสมบัติของ D-MOSFET ชนิด P-Channel และกราฟ
คุณสมบัติเพื่อหาค่ากระแส ID แรงดัน VDS และ VGS กราฟคุณสมบัติหาได้ในลักษณะเดียวกันกับ D-
MOSFET ชนิด N-Channel แตกต่างกันที่ขั้วจ่ายแรงดันที่จ่ายให้วงจรต้องเป็นข้ัวตรงข้าม คือ จ่ายแรงดัน
VDD ใหข้ า D เป็นลบใหข้ า S เป็นบวกและจา่ ยแหลง่ จ่ายแรงดัน VGG ให้ขา G เปน็ บวกเทียบกับขา S ทำการ
ทดลองหาคา่ กระแส ID แรงดัน VDS และ VGS หาไดใ้ นลักษณะเดียวกนั นำค่าทีว่ ัดไดม้ าเขียนกราฟคุณสมบัติ
ไดก้ ราฟคุณสมบัตอิ อกมาดังรปู 3.24 (ข)

3.กราฟ E-MOSFET ชนดิ N-Channel

(ก) วงจร (ข) กราฟคุณสมบัติ

รปู ท่ี 3.25 การหากราฟคุณสมบัติของ E-MOSFET ชนิด N-Channel

ทม่ี า : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

73

จากรูปที่ 3.25 แสดงหาการหากราฟคุณสมบัติของ E-MOSFET ชนิด N-Channel และกราฟ
คุณสมบัติเพื่อหาค่ากระแส ID แรงดัน VDS และ VGS กราฟคุณสมบัติหาได้โดยกำหนดให้แรงดัน VGS มี
ค่าคงที่ค่าหนึ่งตลอดเวลา ทำการปรับเปลี่ยนระดับแรงดัน VDS เป็นลำดับจากค่าน้อยไปค่ามาก ทำให้เกิด
กระแส ID ไหลเปลี่ยนแปลง มีผลต่อการเปลี่ยนแปลงของระดับแรงดัน VDS ทำการเปลี่ยนแปลงค่าแรงดัน
VGS หลาย ๆ ค่าจะได้กระแส ID และแรงดัน VDS หลายค่า นำค่าที่ได้มาเขียนกราฟคุณสมบัติได้กราฟ
คุณสมบัติออกมาดังรูปที่ 3.25 (ข)
4.กราฟ E-MOSFET ชนิด P-Channel

(ก) วงจร (ข) กราฟคุณสมบตั ิ

รปู ที่ 3.26 การหากราฟคณุ สมบตั ิของ E-MOSFET ชนดิ P-Channel

ทม่ี า : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

จากรูปที่ 3.26 แสดงหาการหากราฟคุณสมบัติของ E-MOSFET ชนิด P-Channel และกราฟ
คุณสมบัติเพอ่ื หาคา่ กระแส ID แรงดนั VDS และ VGS กราฟคุณสมบัตหิ าไดใ้ นลักษณะเดยี วกนั กบั E-MOSFET
ชนิด N-Channel แตกต่างกันที่ขั้วจ่ายแรงดันที่จ่ายให้วงจรต้องเป็นข้ัวตรงข้าม คือจ่ายแรงดัน VDD ให้ขา D
เป็นลบให้ขา S เป็นบวกและจ่ายแหล่งจ่ายแรงดัน VGG ให้ขา G เป็นลบเทียบกับขา S ทำการทดลองหา
ค่ากระแส ID แรงดัน VDS และ VGS หาได้ในลักษณะเดียวกัน นำค่าที่วัดได้มาเขียนกราฟคุณสมบัติได้กราฟ
คุณสมบัติออกมาดังรปู 3.26 (ข)

3.2.3 การจัดวงจรไบแอสดมี อสเฟต
การจดั วงจรไบแอสให้มอสเฟตเปน็ การจัดวงจรจา่ ยแรงดันไบแอสท่ีถูกต้องให้มอสเฟตเพื่อให้

มอสเฟตสามารถทำงานนำกระแสได้ลักษณะและแบบวงจรไบแอสของมอสเฟตแบ่งออกได้เป็น 3 ชนิดด้วยกัน
คอื

74

1. ไบแอสคงที่ (Fixed Bias)
2. ไบแอสตัวเอง (Self Bias)
3. ไบแอสแบบแบง่ แรงดัน (Voltage Divider Bias)
วงจรไบแอสทั้ง 3 ชนิดสามารถนำไปใช้งานไดก้ ับมอสเฟต ทงั้ ดีพลีชันมอสเฟต (D-MOSFET )
และเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต (E-MOSFET) แต่ต้องกำหนดศักย์และค่าแรงดันที่ถูกต้องเหมาะสมให้กับวงจร
มอสเฟตกส็ ามารถทำงานตามทีต่ ้องการได้
1. วงจรไบแอสคงที่ของดีพลีชนั มอสเฟต

วงจรไบแอสคงที่ของดีพลีชันมอสเฟต ท้ังชนิดเอ็นแชนแนลและชนิดพีแชนแนล ต้องจัด
แรงดันไบแอสให้ถูกต้อง คือจ่ายไบแอสตรงให้ขาซอร์ส จ่ายไบแอสกลับ ให้ขาเดรนและขาเกตเทียบกับขาซอร์
สเสมอ ดีพลีชัน มอสเฟตจึงสามารถทำงานได้การจัดวงจรวงจรไบแอสคงที่ของดีพลีชันมอสเฟต แสดงดังรูปท่ี
3.27

+VDD -VDD

ID C2 ID C2
R2 R2

C1 C1

R1 Voutput R1 Voutput
VGS VGS
Vinput Vinput
VGG VGG

(ก) ชนิด N-Channel (ข) ชนดิ P-Channel

รปู ท่ี 3.27 วงจรไบแอสคงท่ีแบบเบ้ืองตน้ ของดีพลชี ันมอสเฟต (D-MOSFET)

จากรปู ท่ี 3.27 เป็นวงจรไบแอสคงทแ่ี บบเบ้ืองต้นของดีพลชี นั มอสเฟตท้ังชนิดเอ็นแชนแนลและชนิดพี
แชนแนล การจัดวงจรไบแอสมีแรงดัน VGG ค่าคงที่จ่ายเป็นไบแอสกลับให้ขาเกต โดยผ่านตัวต้านทาน R1
จำกัดค่าแรงดันตกคร่อมให้ขาเกตเกิดแรงดัน VGS เป็นแรงดันไบแอสให้ขาเกตกับขาซอร์สควบคุมให้ดีพลีชัน
มอสเฟตทำงาน มีกระแส ID ไหลคงที่ค่าหน่ึงตลอดเวลา ถ้ามีสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับป้อนเข้ามาที่อินพุต
ของขาเกต (Ei) จะทำให้ระดบั แรงดนั VGS เปล่ยี นแปลงเพ่ิมข้ึนหรือลดลง เปน็ ผลต่อกระแส ID ท่ีไหลในวงจร
เปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นหรือลดลงตามไปด้วย เกิดศักย์ไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทาน R2 เป็นสัญญาณไฟฟ้า
กระแสสลับส่งออกเอาต์พตุ (Eo)

75

2. วงจรไบแอสตัวเองของดีพลชี ันมอสเฟต
วงจรไบแอสตัวเองของดีพลีชันมอสเฟตทั้งชนิดเอ็นแชนแนลและชนิดพีแชนแนล ต้องจัด

แรงดันไบแอสให้ถูกต้องคือจ่ายไบแอสตรงให้ขาซอร์ส จ่ายไบแอสกลับ ให้ขาเดรนและขาเกตเทียบกับขาซอร์
สเสมอ ดีพลีชันมอสเฟตจงึ สามารถทำงานได้การจัดวงจรวงจรไบแอสตัวเองของดีพลีชันมอสเฟต แสดงดังรูปที่
3.28

+VDD -VDD

ID C2 ID C2
R2 R2

C1 C1

R1 Voutput R1 Voutput
Vinput VGSR3 C3 VGSR3 C3
Vinput
VGG VGG

(ก) ชนดิ N-Channel (ข) ชนิด P-Channel

รปู ที่ 3.28 วงจรไบแอสตัวเองเบื้องต้นของดพี ลชี ันมอสเฟต

จากรูปที่ 3.28 แสดงวงจรไบแอสตัวเองเบ้ืองต้นของดีพลีชันมอสเฟตทั้งชนิดเอ็นแชนแนลและชนิดพี
แชนแนล จากวงจรใช้แหล่งจ่ายแรงดัน VDD เพียงชุดเดียว มีตัวต้านทาน R1 ต่อระหว่างขาเกตกบักราวด์ทำ
หน้าที่กำหนดค่าแรงดันให้ขาเกตมีค่าพอเหมาะ ส่วนตัวต้านทาน R3 ที่ต่อระหว่างขาซอร์สกับกราวดท์ ทำ
หน้าที่กำหนดแรงดันให้ขาซอร์ส เมื่อเทียบศักย์ไฟฟ้าระหว่างขาเกตกับขาซอร์สจะได้แรงดัน VGS จ่ายเป็น
ไบแอสกลับให้ขาเกตเทียบกับขาซอร์ส ถ้าเป็นดีพลีชันมอสเฟตชนิดเอ็นแชนแนล แรงดัน VGS ที่ขาเกตมีศักย์
เปน็ ลบ ท่ีขาซอรส์ มีศักย์เป็นบวก ถ้าเปน็ ดีพลีชนั มอสเฟตชนดิ พแี ชนแนล แรงดนั VGS ทขี่ าเกตมีศักย์เป็นบวก
ที่ขาซอร์สมีศักย์เป็นลบ เป็นแรงดันคงที่ค่าหนึ่งตลอดเวลา เกิดกระแส ID ไหลผ่านขาเดรนกับขาซอร์สคงที่
ตลอดเวลาเช่นกัน เมื่อมีสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับป้อนเข้ามาทางอินพุต (Ei) ทำให้ระดับแรงดัน VGS
เปลี่ยนแปลงควบคุมให้กระแส ID ไหลเปลี่ยนแปลง มีแรงดันตกคร่อมตัวต้านทาน R2 เปลี่ยนแปลง ได้
สัญญาณไฟฟา้ กระแสสลับส่งออกเอาต์พตุ (Eo) ในขณะที่กระแส ID ไหลผา่ นวงจรเกิดการเปลีย่ นแปลงแรงดัน
ที่ตกคร่อม R3 ตามไปด้วย ดังนั้นจึงต้องใส่ตัวเก็บประจุ C3 เพื่อกำจัดสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับที่ไม่ต้องการ
ทิ้ง เหลือเฉพาะแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตกคร่อมตัวต้านทาน R3 ทำให้อัตราการขยายสัญญาณของวงจร
เพิม่ ข้ึนเกดิ ความคงทใ่ี นการขยายสัญญาณ

3. วงจรไบแอสแบบแบ่งแรงดันของดีพลชี ันมอสเฟต

76

วงจรไบแอสแบบแบ่งแรงดันของดีพลีชันมอสเฟตท้ังชนิดเอ็นแชนแนลและชนิดพแี ชนแนล มี
ลักษณะการจัดแรงดันไบแอสให้ขาต่างๆ เหมือนวงจรไบแอสช่วยของดีพลีชัน มอสเฟตการจัดวงจรมีส่วนที่
แตกต่างคือ มีตัวต้านทาน R1, R2 ถูกจัดเป็นวงจรแบ่งแรงดันช่วยให้วงจรมีความคงที่มากข้ึน และเพิ่มอัตรา
การขยายสัญญาณในวงจรมากขึ้น วงจรวงจรไบแอสแบบแบง่ แรงดันของดีพลีชนั มอสเฟต แสดงดงั รปู ที่ 3.29

+VDD -VDD

ID C2 ID C2
R2 R2

R3 R3
C1
C1

R1 Voutput R1 Voutput
Vinput VGSR4 C3 VGSR4 C3
Vinput
VGG VGG

(ก) ชนิด N-Channel (ข) ชนิด P-Channel

รูปท่ี 3.29 วงจรไบแอสแบบแบง่ แรงดันเบ้ืองตน้ ของดพี ลีชันมอสเฟต

จากรูปที่ 3.29 แสดงวงจรไบแอสแบบแบ่งแรงดันเบ้ืองต้นของดีพลีชันมอสเฟต ท้ังชนิดเอ็นแชนแนล
และชนิดพีแชนแนล มีตัวต้านทาน R1 และ R2 ต่อเป็นวงจรแบ่งแรงดัน ตัวต้านทาน R1 ทำหน้าที่จ่ายแรงดัน
ไบแอสกลับให้ขาเกต สว่ นตัวต้านทาน R2 ทำหนา้ ท่ีจำกัดกระแสท่ีไหลผ่านวงจร ทำใหเ้ กดิ ศักย์ไฟฟ้าตกคร่อม
ขาเกตเทียบกับกราวด์ (VG) ชนิดเอ็นแชนแนล VG เป็นบวก ชนิดพีแชนแนล VG เป็นลบ ดีพลีชันมอสเฟต
ทำงานมีกระแส ID ไหลผ่านตัวต้านทาน R4 เกิดศักย์ตกคร่อมตัวต้านทาน R4 เทียบกับกราวด์ (VS) ถ้าเป็น
ชนิดเอ็นแชนแนล VS เป็นบวกมีศักย์สูงกว่าศักย์บวกที่ VG เกิดเป็นศักย์ VGS ที่ขาเกตเป็นลบที่ขาซอร์สเป็น
บวก ส่วนชนดิ พแี ชนแนล VS เปน็ ลบมีศกั ยส์ งู กวา่ ศักยล์ บที่ VG เกิดเปน็ ศกั ย์ VGS ทีข่ าเกตเปน็ บวกท่ีขาซอร์ส
เป็นลบ แรงดัน VGS ที่ได้มีลักษณะเป็นไบแอสกลับป้อนให้ขาเกตของดีพลีชันมอสเฟต ตัวต้านทาน R3 เป็น
ภาระรับสัญญาณตกคร่อมสง่ ออกเอาต์พุต (Eo) ตวั เก็บประจุ C3 ทำหนา้ ที่ควบคมุ แรงดันที่ขาซอร์ส (VS) ให้
คงทีเ่ พ่อื ควบคมุ อตั ราการขยายสัญญาณของวงจรใหก้ ารทำงานมีความคงท่ตี ลอดเวลา

77

3.2.4 การจัดวงจรไบแอสอีมอสเฟต
1. วงจรไบแอสคงท่ขี องเอนฮานซม์ อสเฟต
วงจรไบแอสคงที่ของเอนฮานซ์มอสเฟตทั้งชนิดเอ็นแชนแนลและชนิดพีแชนแนล ต้องจัด

แรงดนั ไบแอสให้ถูกต้อง คอื จา่ ยไบแอสตรงให้ขาซอร์ส จ่ายไบแอสกลับให้ขาเดรนและขาเกตเทียบกับขาซอร์ส
เสมอ เอนฮานซ์มอสเฟตจงึ สามารถทำงานได้การจัดวงจรวงจรไบแอสคงทข่ี องเอนฮานซ์มอสเฟต แสดงดงั รูปท่ี
3.30

+VDD -VDD

ID C2 ID C2
R2 R2

C1 C1

R1 Voutput R1 Voutput
VGS VGS
Vinput Vinput
VGG VGG

(ก) ชนดิ N-Channel (ข) ชนดิ P-Channel

รปู ท่ี 3.30 วงจรไบแอสคงทแ่ี บบเบ้ืองตน้ ของเอนฮานซม์ อสเฟต (E-MOSFET)

รูปที่ 3.30 เป็นวงจรไบแอสคงที่แบบเบ้ืองต้นของเอนฮานซ์มอสเฟต (E-MOSFET) ทั้งชนิด
เอ็นแชนแนลและชนดิ พีแชนแนลการจัดไบแอสมีแหลง่ จ่าย VGG จ่ายแรงดันคงที่เปน็ ไบแอสตรงใหข้ าเกตโดย
ผ่านตัวต้านทาน R1 เป็นตัวจำกัดค่าแรงดันใหข้ าเกตเกิดแรงดัน VGS เป็นแรงดันไบแอสให้ขาเกตกับขาซอรส์
ควบคุมให้เอนฮานซ์มอสเฟตทำงาน มีกระแส ID ไหลคงที่ค่าหน่ึงตลอดเวลา ถ้ามีสัญญาณไฟกระแสสลับ
ปอ้ นเข้ามาทางอนิ พุต (Ei) สัญญาณไฟกระแสสลับนีจ้ ะทำใหร้ ะดบั แรงดนั VGS เปลย่ี นแปลงเพิ่มขึ้นหรือลดลง
เป็นผลต่อกระแส ID ที่ไหลในวงจรเปลี่ยนแปลงเพิ่มข้ึนหรือลดลงตามไปด้วย เกิดศักย์ไฟฟ้าตกคร่อมตัว
ต้านทาน R2 เป็นสญั ญาณไฟกระแสสลับสง่ ออกเอาต์พตุ (Eo)

แรงดัน VGS ที่ตกคร่อมขาเกตและขาซอร์สมีผลต่อการทำงานของเอนฮานซ์มอสเฟตโดยตรง เพราะ
เอนฮานซ์มอสเฟต ขณะจ่ายแรงดันไบแอสให้เฉพาะขาเดรนและขาซอร์ส โดยไม่จ่ายแรงดันไบแอสให้ขาเกต
เอนฮานซ์มอสเฟตจะไม่นำกระแส แรงดัน VGS จึงทำหน้าที่เป็นตัวกำหนดการนำกระแสของเอนฮานซ์มอส
เฟต

78

2. วงจรไบแอสตัวเองของเอนฮานซเ์ มนต์มอสเฟต
วงจรไบแอสตัวเองของเอนฮานซเ์ มนต์มอสเฟตทั้งชนิดเอ็นแชนแนลและชนดิ พีแชนแนล ต้อง

จัดแรงดันไบแอสให้กับขาต่างๆ เหมือนกับการจัดวงจรไบแอสคงที่ของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต ทุกประการ
แตกต่างเพียงใช้อุปกรณ์ประกอบร่วมในวงจรและการจัดวงจรที่เปลี่ยนแปลงไป วงจรไบแอสตัวเองของเอน
ฮานซเ์ มนตม์ อสเฟตแสดงดงั รปู ท่ี 3.31

+VDD -VDD

ID C2 ID C2
R2 R2

C1 C1

R1 Voutput R1 Voutput
Vinput VGSR3 C3 VGSR3 C3
Vinput
VGG VGG

(ก) ชนิด N-Channel (ข) ชนิด P-Channel

รูปท่ี 3.31 วงจรไบแอสตัวเองเบื้องตน้ ของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต

จากรูปที่ 3.31 แสดงวงจรไบแอสตัวเองของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟตท้ังชนิดเอ็นแชนแนลและชนิดพี
แชนแนล มีตัวต้านทาน R1 ต่อระหว่างขาเกตกับขาเดรน เพื่อกำหนดแรงดันไบแอสตรงจ่ายให้ขาเกต (VG)
ชนิดเอ็นแชนแนล VG เป็นบวกและชนิดพีแชนแนล VG เป็นลบ เอนฮานซ์เมนต์มอสเฟตทำงานนำกระแส มี
กระแส ID ไหลผ่านขาซอร์สและตัวต้านทาน R3 เกิดศักย์ไฟฟ้าตกคร่อม R3 คือแรงดัน VS ออกมาเกิดการ
เปรียบเทยี บศักย์ไฟฟ้ากันระหว่างแรงดัน VG และ VS ได้แรงดัน VGS ออกมาเปน็ แรงดันไบแอสตรงให้ขาเกต
เทียบกับขาซอร์ส แรงดัน VGS ของเอ็นแชนแนลที่ขาเกตเป็นบวกที่ขาซอร์สเป็นลบ และแรงดัน VGS ของพี
แชนแนล ที่ขาเกตเป็นลบที่ขาซอร์สเป็นบวก ควบคุมให้กระแส ID ไหลในวงจรคงที่ตลอดเวลา เมื่อมี
สัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับป้อนเข้ามาทางอินพุต (Ei) ทำให้ระดับแรงดัน VGS เปลี่ยนแปลงควบคุมให้กระแส
ID ไหลเปลี่ยนแปลง เกิดศักย์ตกคร่อมตัวต้านทาน R2 ตัวต้านทาน R2 เป็นภาระรับสัญญาณไฟฟ้ากระแสลับ
ส่งออกเอาต์พุต (Eo) ขณะที่กระแส ID ไหลผ่านวงจรเกิดการเปลี่ยนแปลง จะทำให้ศักย์ไฟฟ้าที่ตกคร่อมขา
เดรนกับกราวด์ (VD) และศักย์ที่ตกคร่อมตัวต้านทาน R3 (VS) เปลี่ยนแปลงตามไปด้วย ส่งผลให้แรงดัน VGS
เปลี่ยนแปลง จึงใส่ตัวเก็บประจุ C3 เพื่อกำจัดสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับที่ขาซอร์สทิ้งลงกราวด์เหลือเฉพาะ
แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงตกคร่อมตัวต้านทาน R3 มีค่าคงที่ช่วยทำให้อัตราการขยายสัญญาณของวงจรเพิ่มข้ึน
เกิดความคงทใ่ี นการขยายสัญญาณ

79

3. วงจรไบแอสแบบแบง่ แรงดนขั องเอนฮานซ์เมนตม์อสเฟต
วงจรไบแอสแบบแบ่งแรงดันของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต ท้ังชนิดเอ็นแชนแนลและชนิดพี

แชนแนล มีการจ่ายแรงดันไบแอสเหมือนวงจรไบแอสตัวเองของเอนฮานซ์เมนตม์ อสเฟตแต่มีความแตกต่างใน
ส่วนของการจัดวงจรของอุปกรณ์ร่วม เพื่อให้เกิดประสิทธิภาพในการทำงานของวงจรสูงขึ้น การจัดวงจร
ไบแอสแบบแบ่งแรงดันของเอนฮานซ์เมนตม์ อสเฟต แสดงดังรปู ที่ 3.32

+VDD -VDD

ID C2 ID C2
R2 R2

R3 R3
C1
C1

R1 Voutput R1 Voutput
Vinput VGSR4 C3 VGSR4 C3
Vinput
VGG VGG

(ก) ชนิด N-Channel (ข) ชนิด P-Channel

รูปท่ี 3.32 วงจรไบแอสแบบแบง่ แรงดันเบื้องต้นของเอนฮานซเ์ มนตม์อสเฟต

จากรูปที่ 3.32 แสดงวงจรไบแอสแบบแบ่งแรงดันเบื้องต้นของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต ท้ังชนิด
เอ็นแชนแนลและชนิดพีแชนแนล มีตัวต้านทาน R1 และ R2 ต่อเป็นวงจรแบ่งแรงดัน ตัวต้านทาน R1 ทำ
หน้าที่จ่ายแรงดันไบแอสตรงให้ขาเกต ส่วนตัวต้านทาน R2 ทำหน้าที่จำกัดกระแสที่ไหลผ่านวงจร ทำให้เกิด
ศักย์ไฟฟ้าตกคร่อมขาเกตเทียบกับกราวด์ (VG) ชนิดเอ็นแชนแนล VG เป็นบวก ชนิดพีแชนแนล VG เป็นลบ
เอนฮานซ์เมนตม์ อสเฟต เมื่อนำกระแสจะมีกระแส ID ไหลผ่าน R4 เกดิ ศักยไ์ ฟฟ้าตกคร่อม R4 เทยี บกบกั ราวด์
(VS) ถ้าเป็นชนิดเอ็นแชนแนล VS เป็นบวก มีศักย์บวกต่ำกว่าศักย์บวกที่ VG เกิดการเปรียบเทียบศักย์ไฟฟ้า
ออกมาเป็นแรงดัน VGS ที่ขาเกตเป็นบวกที่ขาซอร์สเป็นลบ ส่วนชนิดพีแชนแนล VS เป็นลบมีศักย์ลบต่ำกว่า
ศักย์ลบที่ VG เกิดการเปรียบเทียบศักย์ไฟฟ้าออกมาเป็นแรงดัน VGS ที่ขาเกตเป็นลบที่ขาซอร์สเป็นบวก ได้
แรงดัน VGS เปน็ ไบแอสตรงป้อนให้ขาเกตของเอนฮานซ์เมนต์มอสเฟต ตัวต้านทาน R3 เป็นภาระรับสัญญาณ
ตกคร่อมเปน็ สัญญาณสง่ ออกเอาต์พตุ (Eo) ตวั เกบ็ ประจุ C3 ทำหนา้ ทีค่ วบคุมแรงดันทีข่ าซอร์ส (VS) ใหค้ งที่
เพื่อควบคุมอตั ราขยายสัญญาณของวงจรให้การทำงานมีความคงท่ีตลอดเวลา

3.2.5 การอ่านคมู่ ือเจเฟตและการแปลความหมาย
เนื่องจากมอสเฟตมีมากมายหลายเบอร์ในทีน่ ี้ขอยกตัวอย่างเบอร์ EC-10 N16/20 & EC-10 P16/20
ซ่งึ มรี ายละเอยี ดเบื้องตน้ ดงั น้ี

80
ข้อมูลทั่วไปของมอสเฟต คือ EC-10 N16/20 เป็นมอสเฟตชนิด N-Channel และ EC-10 N16/20
เป็นมอสเฟตชนิด N-Channel ทนี่ ำไปใชใ้ นวงจรขยายเสียง มีตัวถังแบบ TO

EC-10 N16/20 & EC-10P16/20
HIGH POWER 125W

HIGH QUALITY AUDIO AMPLIFIER APPLICATIONS
N & P CHANNEL LATERAL MOSFETs

รปู ที่ 3.33 ตวั ถงั และตำแหน่งขา

ตารางที่ 3.3 พิกดั สูงสดุ ของมอสเฟต เบอร์EC-10 N16/20 (EC-10)16 (EC-10)20

ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS 160V 200V
(TC=25°C unless otherwise stated) ±14
VDSX Drain – Source Voltage 8A
VGSS Gate – Source Voltage 8A

ID Continuous Drain Current
ID(PK) Body Drain Diode

81

PD Total Power Dissipation @ (T case = 25°) 125W
Tstg Storage Temperature Range -55 to 150°C
Tj Maximum Operating Junction Temperature
R0JC Thermal Resistance Junction case 150°C
1.0°C/W

จากตารางท่ี 3.3 พบว่า

1. ค่าแรงดันไฟฟา้ สงู สดุ ที่ เดรน – ซอร์สสูงสุด (VDS) เท่ากบั 160 V

2. คา่ แรงดันไฟฟ้าสงู สุดท่เี กต - ซอรส์ สงู สดุ (VGS) เท่ากับ ±14 V

3. กระแสเดรนไหลต่อเน่อื งสงู สดุ (ID) เท่ากบั 8 A

4. กำลังสูญเสียรวมสูงสุดทอี่ ณุ หภูมิห้อง 25º (PD) เท่ากับ 125W

5. อุณหภมู ิทรี่ อยต่อขณะใช้งานอยู่ในชว่ ง -55 ถงึ +150 องศาเซลเซยี ส

ตารางท่ี 3.4 ลกั ษณะสมบัติทางไฟฟ้าของมอสเฟต เบอร์EC-10 N16/20

STATIC CHARACTERISTICS (TC=25°C unless otherwise stated)

Characteristic Test Conditions MIN TYP MAX UNIT

BVDSX Drain – Source VGS=-10V (EC-10)16 160 V
Breakdown Voltage ID=10mA (EC-10)20 200 V

BVGSS Gate – Source VDS=0 IG=±100µA ±14 V
Breakdown Voltage VDS=10V 1.5 V
VGD=0 ID=100mA 0.15 12 V
VGS(OFF) Gate – Source Cut-off
Voltage VGS=-10V ID=8A 10 mA
10
VDS(SAT)* Drain– Source VDS=160V
Saturation Voltage (EC-10)16
VDS=200V
IDSX Drain– Source Cut-off
Current

(EC-10)20

Yfs* Forward Transfer VDS=10V ID=3A 0.7 2S
Admittance

จากตารางที่ 3.4 พบว่า

82

1. ค่าพิกดั แรงดนั เบรกดาวน์ที่ เดรน - ซอร์ส (BVDS) ตำ่ สุด 160 V

2. คา่ พกิ ดั แรงดนั เบรกดาวนท์ ี่ เกต - ซอร์ส (BVGS) ต่ำสดุ 200 V

3. ค่าพิกัดแรงดัน เกต – ซอร์สคัตออฟ (VGS(OFF)) ผู้ผลิตจะบอกมา 2 ค่ามาให้คือค่าต่ำสุด คือ

0.15 V และคา่ สงู สดุ คอื 1.5 V

4. ค่าพิกดั แรงดนั เดรน – ซอรส์ (VDS(SAT)) ในสภาวะอิม่ ตัวสงู สดุ 12 V

5. คา่ พกิ ดั กระแสเดรน – ซอร์สคตั ออฟ (IDS) สูงสุด 10 mA

6. คา่ อัตราขยายความนำฟอร์เวดิ (Forward Transfer Admittance) ใช้อกั ษรย่อ Yfs ณ จดุ ทดสอบ

ป้อนแรงดัน VDS เท่ากับ 10 V กระแส ID เท่ากับ 3A จะได้ค่าอัตราขยายความนำฟอร์เวิดต่ำสุด 0.7 ซีเมนต์

(S) และค่าสงู สดุ 2 ซเี มนต์ (S)

ตารางท่ี 3.5 ลักษณะสมบัตทิ างไฟฟา้ ของมอสเฟต เบอร์EC-10 N16/20

DYNAMIC CHARACTERISTICS (TC=25°C unless otherwise stated)

Characteristic Test Conditions N-Channel P-Channel UNIT

Ciss Input Capacitance 500 700

Coss Output Capacitance VDS=10V 300 300 pF

Crss Reverse Transfer F=1MHz 10 25

Capacitance

t on Ture-on Time VDS=20V 100 120 ns

t off Ture-off Time ID=7A 50 60

จากตารางที่ 3.5 พบว่า

ค่าความจุ (Ciss) ทางด้านอินพุตที่เกิดขึ้นเมื่อต่อวงจรถ้าเป็นชนิด N-Channel คือ 500 pF และถ้า

เป็นชนดิ P-Channel คือ 700 pF

ค่าความจุ (Coss) ทางด้านเอาต์พุตที่เกิดข้ึนเมื่อต่อวงจร ท้ังชนิด N-Channel ชนิด P-Channel คือ

300 pF

3.2.6 การนำมอสเฟตไปประยุกต์ใช้งาน

1.วงจรมอสเฟตสวติ ช์

สวิตช์มอสเฟต (MOSFET Switch) เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งใช้ MOSFET เป็น

อุปกรณห์ ลักในการทำงาน การจดั วงจรแสดงดงั รูปที่ 5.20

83

+VDD

ID
RL

R1 Voutput
Vinput

(ก) วงจร (ข) สญั ญาณ

รปู ที่ 3.34 วงจรสวิตช์มอสเฟต (MOSFET Switch)

จากรูปที่ 3.34 แสดงวงจรสวิตช์ D-MOSFET ชนิด N–Channel และสัญญาณที่วดั ได้การทำงานของ
วงจรคือในช่วงเวลา t0 – t1 ไม่มีสัญญาณพัลส์ใดๆ ป้อนเข้ามาที่อินพุต Ei ขา G ไม่มีไบแอสจ่ายให้ทำให้ D–
MOSFET ชนิด N–Channel นำกระแส มีกระแส ID ไหลผ่านค่าสูงสุด D–MOSFET ทำงานถึงจุดอิ่มตัวเป็น
สวิตช์ต่อวงจร (ON) ในช่วงเวลา t1 – t2 มีสัญญาณพัลส์ลบป้อนเข้ามาที่อินพุต Ei ทำให้ได้รับไบแอสกลับท่ี
รอยต่อขา G กับขา S (VGS) เกิดการเหนี่ยวนำสนามไฟฟ้าระหว่างรอยต่อขา D และขา S ให้มีคุณสมบัติเป็น
สารกึ่งตัวนำชนิดตรงข้ามกับสารกึ่งตัวนำที่ขา D กับขา S เกิดแรงต้านการไหลของกระแส ID กระแส ID หยุด
ไหล D–MOSFET ทำงานถงึ จดุ คัตออฟ เป็นสวติ ชใ์ นสภาวะตัดวงจร (OFF)

84

2. วงจรขยายสญั ญาณมอสเฟต

รูปท่ี 3.35 วงจรขยายสัญญาณเสยี งใชม้ อสเฟต

จากรูปที่ 3.35 วงจรขยายสัญญาณเสียงใช้มอสเฟตทำหน้าที่ขยายกำลังทำงานร่วมกับไบโพลาร์
ทรานซิสเตอร์การทำงานทางอินพุตถูกป้อนผ่านตัวเก็บประจุ C2 โดยใช้ทรานซิสเตอร์ Q1 กับ Q2 ที่ต่อกัน
แบบดาริงตัน (Darlington) ทำหน้าที่เป็นปรีแอมป์ขยายสัญญาณเสียงทางอินพุต ส่วนวงจรด้านเอาต์พุตใช้
เพาว์เวอร์มอสเฟต (Power MOSFET) ทรานซิสเตอร์ Q3 กับ Q4 สัญญาณถูกขยายเป็นเอาต์พุตผ่านทางตัว
เก็บประจุ C4 ออกไปยังลำโพง

85

3.2.7 การวดั และทดสอบมอสเฟต
การทดสอบมอสเฟตด้วยโอห์มมิเตอร์ โดยใช้มัลติมิเตอร์ยีห่ ้อ SANWA รุ่น YX-361TR เริ่มแรกให้จบั
ตัวมอสเฟตหงายขน้ึ แสดงดังรปู ท่ี 7-13

(ก) รูปร่างมอสเฟต (ข) ตำแหน่งขามอสเฟต

รูปที่ 3.36 แสดงรูปร่างและตำแหน่งขามอสเฟต

ทมี่ า : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

กรณีที่ทราบตำแหน่งขาการวัดน้ีเป็นตัวอย่างการวัดมอสเฟตชนิด N-Channel เบอร์ 10N16 โดย
ปรับยา่ นวัดโอหม์ มิเตอร์ไว้ทย่ี ่านวัด Rx1k ทำการปรบั ศูนย์โอห์มและทำการวดั โดยมขี น้ั ตอนดังนี้

ลำดบั ที่ 1 ทำการวัดระหว่างขาเกต กับขาซอร์ส โดยตั้งมลั ตมิ เิ ตอรย์ ่านวัดโอห์ม Rx1k วัดสลับสายไป
มาจะตอ้ งได้ค่าความตา้ นทานสูงมากอนิ ฟินิต้ี (∞) ทง้ั สองครั้ง

รูปที่ 3.37 แสดงการวัดระหว่างขา G กับขา S
ทมี่ า : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

86
ลำดับที่ 2 ทำการวัดระหว่างขาเดรน กับขาซอร์ส โดยต้ังย่านวัดโอห์ม Rx1 โดยต่อสายสีแดงที่ขา
ซอร์สและสายสีดำที่ขาเดรนผลการวัดเข็มมิเตอร์ไม่ตีข้ึนจากนั้นย้ายสายสีดำจากขาเดรนไปแตะที่ขาเกต แล้ว
ย้ายสายสีดำกลับมาแตะที่ขาเดรนอีกครั้งผลการวัดเข็มมเิ ตอรจ์ ะตีขึ้นเกือบสุดสเกลจากนั้นค่อยๆ ลดลงจนสุด
แสดงดังรปู ที่ 3.38

รูปที่ 3.38 แสดงการวัดระหว่างขา S กับขา D และวัดระหว่างขา S กับขา G
ทมี่ า : http://www.tl.ac.th/document/siripong/5.pdf

ลำดับที่ 3 ทำการวัดระหว่างขาเดรนกับขาซอร์สผลการวัดเข็มมิเตอร์จะขึ้นข้างไม่ข้ึนข้าง หรือวัดได้
ความต้านทานต่ำข้างหน่ึงและสลับอีกด้านหน่ึงค่าความต้านทานสงู มากเป็นอินฟินิตี้ (∞) และถ้าขั้นตอนใดไม่
เป็นไปตามน้ีแสดงว่ามอสเฟตเสีย ส่วนการวัดมอสเฟตชนิด P-Channel จะทำการวัดได้เช่นเดียวกับชนิด N-
Channel เพยี งสลับสายวัดเท่านั้นกจ็ ะให้ผลเหมอื นกนั

กรณีไมท่ ราบขามอสเฟตการวัดหาขาต่าง ๆ ของมอสเฟตทำไดด้ งั น้ี
ลำดับที่ 1 การวัดหาขาเกต ให้ต้ังมัลติมิเตอร์ไปที่ย่านการวัดค่าความต้านทาน Rx1k หรือ Rx10k ทำ
การวัดขาของมอสเฟตทีละคู่จนครบ 6 ครั้งจะพบว่ามีอยู่ 1 คู่ท่ีไม่ว่าจะวัดอย่างไรก็จะมีความต้านทานต่ำนั้น
หมายความว่าขาคนู่ ้ันคือขาเดรน และขาซอร์ส ส่วนขาทีเ่ หลือคือ ขาเกต เพราะมอสเฟตถูกสรา้ งให้ขาเกตเป็น
ขาลอยคือไมม่ กี ารตอ่ ขาเกตเข้ากบั เนอื้ สารใดๆ ดังน้ัน เมอ่ื วัดเทยี บกบั ขาอ่นื ๆ เขม็ มิเตอร์จงึ ไม่ตีข้ึน

87

ลำดับที่ 2 การหาขาเดรน และขาซอร์ส ต้ังมัลติมิเตอร์ไปที่ย่านการวัดค่าความต้านทาน Rx1k หรือ
Rx10k วดั ครอ่ มไปทขี่ าเดรน และขาซอร์ส เข็มมิเตอรจ์ ะตีขึ้น จากน้ันใหย้ ้ายสายวัดสายใดสายหน่ึงไปแตะท่ีขา
เกต แล้วนำกลบั มาจับทข่ี าเดิมแล้วสังเกตเขม็ ของมิเตอรด์ ังน้ี คอื ถ้าค่าความตา้ นทานท่ีวัดไดม้ คี ่าลดลงจากเดิม
จนใกล้ศูนย์แสดงว่า ขาน้ันคือขาเดรน และถ้าค่าความต้านทานที่วัดได้มีค่าเพิ่มขึ้นจากเดิม แสดงว่าขาน้ันคือ
ขาซอร์ส

การวัดมอสเฟตว่า ดหี รอื เสีย โดยลักษณะอาการเสยี ของมอสเฟตมีอยู่ 3 แบบ คือ
แบบที่ 1 โครงสรา้ งภายในลัดวงจรลักษณะแบบน้ีเม่ือทำการวัด 6 ครั้งจะมมี ากกว่า1 คูท่ ่มี คี ่า

ความตา้ นทานต่ำหรอื เขม็ ตีขึ้นมากกว่า 1 คู่
แบบที่ 2 โครงสรา้ งภายในขาดลักษณะแบบนี้เมื่อทำการวัด 6 คร้ัง จะไม่มีค่ใู ดเลยท่ีวัดแล้วมี

คา่ ความตา้ นทานต่ำหรือเขม็ มิเตอร์ไม่ตีขึ้นเลย
แบบท่ี 3 โครงสร้างภายในบกพร่องโดยวัดคร่อมที่ขาเดรน และขาซอร์ส จำนวน 1 คร้ัง เข็ม

มิเตอรช์ ้ีคา่ ความต้านทานต่ำจากน้ันนำสายวัดท่ีขาเดรน มาแตะที่ขาเกต แล้วนำกลบั ไปแตะที่ ขาเดรน อีกคร้ัง
ให้สังเกตเข็มมิเตอรถ์ ้าคา่ ความต้านทานมีค่าลดลงจากเดิมจนถึงใกล้กับศูนย์ จากน้ันเข็มมิเตอร์จะค่อยๆ ตีขึ้น
ค่าความต้านทานเพิ่มขึ้นจนใกล้เท่าเดิมแสดงว่า มอสเฟตตัวน้ันดี แต่ถ้าแตะที่ขาเกตแล้วค่าความต้านทานไม่
เปลย่ี นแปลงแสดงว่า มอสเฟตตัวนั้นโครงสรา้ งภายในเสยี

สรุป
มอสเฟตเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำงานโดยใช้แรงดันจำนวนน้อยในรูปสนามไฟฟ้าไปควบคุม

กระแส มี 3 ขา คือขาเกต (G) ขาเดรน (D) และขาซอร์ส (S) มี 2 แบบคือ D-MOSFET กับ E-MOSFET และ
แบ่งย่อยได้ 2 ชนิด คือ ชนิด P-Channel และ N-Channel ในการจ่ายแรงดันไบแอสให้มอสเฟตจะต้องจ่าย
แรงดนั ไบแอสตรงใหข้ า S จ่ายแรงดันไบแอสกลับให้ขา D กับขา G เทยี บกบั ขา S

การจดั วงจรไบแอสให้มอสเฟตแบง่ ได้ 3 แบบ คือ ไบแอสคงท่ี (Fixed Bias) ไบแอสตัวเอง (Self Bias)
และไบแอสแบ่งแรงดัน (Voltage Divider Bias) การนำมอสเฟตไปต่อวงจรใช้งานจำเป็นที่จะต้องศึกษา
เกี่ยวกับรายละเอียดข้อมูลทางไฟฟ้าท่ีเก่ียวข้องกับตวั ของมอสเฟต จากค่มู อื (Data Sheet) เพอื่ จะได้ทราบค่า
ต่างๆ เช่น ค่าแรงดันที่ขาเกตกับขาซอร์ส (VGS) แรงดันสูงสุดที่ขาเดรนกับขาเกต (VDG) แรงดันเกต –
ซอร์สคัตออฟ (VGS(OFF)) ค่ากระแสเดรน – ซอร์สคัตออฟ (IDS) สูงสุด ค่ากำลังสูญเสียรวมสูงสุดที่
อุณหภูมิห้อง 25º (PD) และรายละเอยี ดตา่ งๆ

มอสเฟตสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานได้หลายอย่าง เช่นนำไปต่อเป็นวงจรสวิตช์วงจรจรขยาย
สัญญาณ วงจรผสมสัญญาณ วงจรกำเนดิ ความถี่ เปน็ ต้น

88

การวัดและทดสอบมอสเฟตด้วยโอห์มมิเตอร์ในกรณีที่ทราบขามอสเฟตแล้วสามารถวั ดทดสอบมอส
เฟตดีหรือเสียได้โดยใชโ้ อห์มมเิ ตอร์ต้ังยา่ นวัด Rx1k วัดที่ขาทั้ง 3 ของมอสเฟตจะทำใหท้ ราบว่ามอสเฟตดีหรือ
เสยี ในกรณีทไี่ ม่ทราบขามอสเฟตต้องวัดหาขาเกตก่อนโดยใช้โอห์มมิเตอรต์ ั้งย่านวัด Rx1 วัดค่าความต้านทาน
ทข่ี า G กับขา S และขา G กับขา D อย่างละ 2 ครงั้ โดยสลับขว้ั ของมิเตอรจ์ ะได้ค่าความตา้ นทานเทา่ กันทั้งสอง
ครง้ั

89

ควิ อาร์โค้ด

แบบทดสอบหลังเรยี นหนว่ ยที่ 3

ใบงานท่ี 7 ใบงานที่ 8 ใบงานที่ 9

หนว่ ยท่ี 4
อปุ กรณไ์ ทรสิ เตอร์

หัวข้อเร่อื ง
4.1 เอสซีอาร์
4.1.1 โครงสรา้ งและสญั ลักษณข์ องเอสซีอาร์
4.1.2 วงจรสมมลู ของ SCR
4.1.3 คณุ สมบัติและหลักการทำงานของเอสซีอาร์
4.1.4 การไบแอส SCR
4.1.5 การวดั และตรวจสอบเอสซอี าร์
4.1.6 วงจรใชง้ านเบื้องต้นของเอสซีอาร์
4.2 ไตรแอค
4.2.1 โครงสรา้ งและสัญลกั ษณ์ของไตรแอค
4.2.2 วงจรสมมูลของไตรแอค
4.2.3 คณุ สมบตั แิ ละหลักการทำงานของไตรแอค
4.2.4 การไบแอสไตรแอค
4.2.5 การวัดและตรวจสอบไตรแอค
4.2.6 วงจรใชง้ านเบอื้ งตน้ ของไตรแอค
4.3 ไดแอค
4.3.1 โครงสร้างและสัญลักษณ์ของไดแอค
4.3.2 คณุ สมบตั ิและหลกั การทำงานของไดแอค
4.3.3 การไบแอสไดแอค
4.3.4 การวัดและตรวจสอบไดแอค
4.3.5 วงจรใชง้ านเบื้องต้นของไดแอค
4.4 ยูเจที
4.4.1 โครงสรา้ งและสญั ลักษณข์ องยเู จที
4.4.2 วงจรสมมูลของยูเจที
4.4.3 คุณสมบตั แิ ละหลักการทำงานของยูเจที
4.4.4 การไบแอสยเู จที
4.4.5 การวดั และตรวจสอบยูเจที
4.4.6 วงจรใชง้ านเบื้องต้นของยูเจที

91

แนวคดิ สำคัญ
ไทริสเตอร์เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำจำนวน 4 ชิ้น คือ P-N-P-N ได้แก่ เอสซีอาร์ ไตรแอก ไดแอก ยูเจ

ที เป็นต้น ไทริสเตอร์นำไปใช้งานอย่างกว้างขวาง เช่น การควบคุมกำลังงาน วงจรจ่ายไฟ วงจรควบคุมการ
ทำงานของมอเตอร์ วงจรอินเวอรเ์ ตอร์ วงจรคอนเวอร์เตอร์ เป็นต้น

สมรรถนยอ่ ย
1. แสดงความรู้เกย่ี วกบั อปุ กรณไ์ ทรสิ เตอร์
2. วดั และทดสอบคณุ ลักษณะทางไฟฟา้ ของอุปกรณไ์ ทรสิ เตอร์

จุดประสงค์เชิงพฤตกิ รรม
1. อธิบายความหมายของไทรสิ เตอร์ไดถ้ กู ต้อง
2. เขยี นโครงสร้างและสญั ลกั ษณข์ องอปุ กรณไ์ ทริสเตอร์แตล่ ะชนิดได้ถกู ต้อง
3. อธิบายหลักการทำงานของของอปุ กรณไ์ ทริสเตอร์แต่ละชนดิ ได้ถูกต้อง
4. วดั และทดสอบของอปุ กรณไ์ ทรสิ เตอรแ์ ต่ละชนดิ ได้ถกู ต้อง

บทนำ
ไทริสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สี่ชั้นสามขั้ว โดยแต่ละชั้นประกอบด้วยวัสดุประเภทNหรือ

ประเภทPสลับกันเช่น PNPN เทอร์มินอลหลักที่มีป้ายกำกับว่าแอโนดและแคโทดอยู่ทั่วทั้งสี่ชั้น เทอร์มินอล
ควบคมุ ที่เรียกว่าเกทนั้นติดอยู่กบั วัสดปุ ระเภท P ใกล้กบั แคโทด การทำงานของไทรสิ เตอร์สามารถเข้าใจได้ใน
แงข่ องทรานซสิ เตอร์สองข้ัวแบบคทู่ แี่ น่นหนาซ่งึ จัดเรียงไวเ้ พ่ือทำใหเ้ กิดการกระทำการล็อคตวั เอง

92

4.1 เอสซีอาร์

รูปที่ 4.1 เอสซีอาร์
ที่มา : SCR / เอสซีอาร์ (circuitshops.com)
เอสซอี าร์ (SCR: Silicon Control Rectifier) เปน็ อุปกรณข์ องโซลดิ สเตท (Solid-State) เป็นอุปกรณ์
จำพวกไทริสเตอร์ (Thyristor) มีโครงสร้างของสารกึ่งตัวนำต่อชนกัน ทำหน้าที่เป็นสวิตช์เปิด – ปิดวงจรทาง
อิเล็กทรอนิกสช์ นิดหนึ่ง ขอ้ ดขี องอุปกรณ์นคี้ ือไม่มีการเคลื่อนของหน้าสัมผสั เพราะเป็นอุปกรณ์สารก่ึงตัวนำจึง
ทำให้ไมเ่ กิดประกายไฟท่หี น้าสัมผัสส่งผลใหม้ คี วามปลอดภัยสงู
ในงานอตุ สาหกรรมจะไดย้ นิ ในชือ่ ของ SCR Power Controller, SCR Power Regulator มหี นา้ ที่ใน
การควบคุมการจา่ ยกระแสไฟฟ้า โดยส่วยใหญม่ ักนำไปใช้ในการควบคุมการจา่ ยกระแสไฟฟ้าสำหรับงานโหลด
Heater ที่มีกระแสสูงๆ นอกจากนั้นยังนำไปใช้ในงานด้านการควบคุม เตาหลอมที่ใช้ความร้อนสูงๆ, เทอร์
โมสตทั , เทมเพอรเ์ รเจอรค์ อนโทรลเลอร์, มอเตอร์ เปน็ ต้น

4.1.1 โครงสร้างและสญั ลกั ษณข์ องเอสซอี าร์
เอสซีอาร์ (SCR: Silicon Control Rectifier) เป็นอุปกรณส์ ารกึ่งตวั นำ ผลติ ขึน้ มาจากสารก่ึง

ตัวนำชนิดซิลิคอน โครงสร้าง SCR ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิด P และชนิด N ต่อชนกันทั้งหมด 4 ตอน
เปน็ สารก่ึงตัวนำชนิด P 2 ตอน และสารกงึ่ ตวั นำชนิด N 2 ตอนต่อเรยี งสลบั กัน ขาตอ่ ออกมาใช้งาน 3 ขา คือ
ขาแอโนด ( Anode ) ขาแคโทด ( Cathode ) และขาเกต ( Gate ) โครงสร้างและสัญลักษณ์ของ SCR แสดง
ดังรูป

93

(ก) โครงสร้างจริง

(ข) โครงสรา้ งเบื้องต้น (ค) สญั ลกั ษณ์

รปู ที่ 4.2 โครงสร้างและสญั ลักษณ์ของ SCR

ทมี่ า : http://chanwitchanon.blogspot.com/2009/05/scr.html

จากรูป (ก) เป็นโครงสร้างจริงของ SCR แสดงส่วนประกอบทั้งสารกึ่งตัวนำ 4 ตอนและส่วนประกอบ
ที่ใช้ต่อขาของ SCR ออกมาใช้งาน การผลิต SCR แบบนี้เป็นแบบอัลลอยดิฟฟิวส์ (Alloy Diffused) ผลิตโดย
ใช้ธาตุเจือปนเคลือบที่ผิวของธาตเุ ดิม และให้ความร้อนผ่านธาตุดังกล่าว จะเกิดการเปลี่ยนสภาพเป็นสารเจอื
ปนชนิด N และชนิด P ขึ้นมา บางตอนก็ใช้การต่อชนของสารก่ึงตัวนำชนิดตรงข้าม เมื่อได้ครบสารก่ึงตัวนำ 4
ตอน จงึ นำไปตอ่ เช่ือมขาออกไปภายนอก ลกั ษณะของโครงสรา้ งเป็น SCR ชนิดทนกระแสได้สูง

ส่วนรูป (ข) เป็นโครงสร้างเบื้องต้นของ SCR ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำ 4 ตอน PNPN ต่อชนกัน ต่อ
ขาออกมาใชง้ าน 3 ขา คอื ขาแอโนด (A) ตอ่ ออกจากสารชนดิ P ตอนนอก ขาเกต (G) ต่อออกมาจากสารชนิด
P ตอนใน และขาแคโทด (K) ตอ่ อกมาจากสารชนดิ N ตอนนอก

สัญลักษณ์ของ SCR แสดงดังรูป (ค) เป็นสัญลักษณ์ที่คล้ายกับสัญลักษณ์ของไดโอด คือมีด้าน
สามเหล่ียมเป็นขาแอโนด ( A ) ด้านขดี เปน็ ขาแคโทด ( K ) สว่ นที่เพิ่มข้นึ มาทข่ี าไดโอดไมม่ ีคอื ขาเกต ( G ) ตอ่
ออกมาจากส่วนขดี ของขาแคโทด

94

4.1.2 วงจรสมมลู ของ SCR
ในการอธบิ ายการทำงานของ SCR เพือ่ ใหเ้ กดิ ความเข้าใจได้ง่าย และมองเหน็ หลักการทำงาน

ของ SCR จึงเขยี นลกั ษณะโครงสร้างของ SCR ใหม่ ใหเ้ ปน็ โครงสรา้ งเทียบเทา่ และวงจรสมมูลของ SCR ซึ่งอยู่
ในรูปของทรานซิสเตอร์ 2 ตัวต่อชนกัน เป็นทรานซิสเตอร์ชนิด PNP หนึ่งตัว โครงสร้างเทียบเท่าและวงจร
สมมลู ของ SCR แสดงดงั รปู

(ก) โครงสร้าง (ข) สัญลักษณ์ (ค) วงจรสมมลู

รปู ท่ี 4.3 โครงสรา้ งสญั ลักษณแ์ ละวงจรสมมลู ของ SCR

ทมี่ า : (พทุ ธรักษ์ แสงกิ่ง, 2558, หนา้ 341)

จากรูปที่ 4.3 แสดงโครงสรา้ ง สญั ลกั ษณ์และวงจรสมมลู ของเอสซีอาร์ ในรูปที่ 4.3 (ก) โครงสร้างของ
เอสซีอาร์ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำ ชนิดพีและชนิดเอ็น ต่อชนกัน 4 ตอนคือ PNPN มีขาต่อออกมาใช้งาน 3
ขา โดยขาแอโนด (A) ต่อกบั สารพีด้านบนสดุ สว่ นขาแคโทด (K) ตอ่ กบั สารเอน็ ดา้ นล่างสดุ และขาเกต (G) ตอ่
กับ ตอนที่สองของสารพซี ง่ึ ขาเกตจะใช้ในการควบคุมการไหลของกระแสแอโนด (IA)

ในรูปที่ 4.3 (ข) แสดงสัญลักษณ์ของเอสซีอาร์จะเห็นว่ามีสัญลักษณ์เหมือนไดโอดเพียงแต่เพิ่มขาเกต
มาอีกหน่ึงขา คือด้านสามเหลี่ยมต่อกับขาแอโนด (A) ด้านขีดต่อกับขาแคโทด (K) ส่วนขาเกตต่อออกมาจาก
ด้านข้างขีดของขาแคโทด ใช้ทำหน้าที่เป็นตัวเรียงกระแสได้แปลงไฟสลับเป็นไฟตรงเหมือนไดโอดแต่สามารถ
ควบคุมปริมาณของแรงดนั และกระแสทจี่ ะไหลผา่ นไปยังโหลดได้

ในรูปที่ 7.2 (ค) แสดงวงจรสมมูลของเอสซีอาร์จากโครงสร้างของเอสซีอาร์ ถ้าเราตัดสารก่ึงตัวนำ
ชนิดพีและชนิดเอ็นตอนในแยกออกเป็น 2 ส่วน แยกการต่อสารกึ่งตัวนำเป็นตัวละ 3 ตอน จะได้เป็น
ทรานซิสเตอร์ 2 ตัวต่ออยู่ด้วยกัน โดยมี Q1 เป็นทรานซิสเตอร์ชนิดพีเอ็นพี (P) มี Q2 เป็นทรานซิสเตอร์ชนิด
เอ็นพีเอ็น (N) ต่อวงจรร่วมกัน สารชนิดพีตอนนอกเป็นขาอิมิตเตอร์ (E) ของ Q1 ต่ออกมาเป็นขาแอโนด (A)
ขาเบส (B) ของQ1 ต่อร่วมกับ ขาคอลเลกเตอร์ (C) ของ Q2 เป็นสารชนิดเอ็นทั้งคู่ขาคอลเลกเตอร์ของ Q1 ต่อ
ร่วมขาเบสของ Q2 เป็นสารชนิดพีทั้งคู่ต่อออกมาเป็นขาเกต (G) และสารชนิดเอ็นตอนนอก เป็นขาอิมิตเตอร์

95

ของ Q2 ต่อออกมาเป็นขาแคโทด (K) ลักษณะโครงสร้างของเอสซีอาร์เมื่อแสดงในรูปวงจรสมมูลเป็น
ทรานซสิ เตอร์ 2 ตัวตอ่ วงจรรว่ มกันทำให้สามารถอธบิ ายการทำงานไดช้ ัดเจน และเข้าใจได้งา่ ย

4.1.3 คณุ สมบัติและหลักการทำงานของเอสซอี าร์
4.1.3.1 กราฟคุณสมบตั ิของเอสซอี ารข์ ณะเปดิ ขาเกตลอยไว

รูปที่ 4.4 การฟคณุ สมบัติทางไฟฟา้ ของ SCR ขณะเปดิ ขาเกตลอยไว้
ทม่ี า : (พนั ศักดิ์ พุฒิมานิตพงศ์, มปป., หน้า 59)

จากรูปที่ 4.4 แสดงกราฟคุณสมบัติของเอสซีอาร์ขณะเปิดขาเกตลอยไว้ จากกราฟแสดงสภาวะการ
ทำงานของเอสซีอารไ์ ดเ้ ป็น 2 ย่านคือย่านไบแอสตรงและยา่ นไบแอสกลับมีการทำงานดังน้ี

ในย่านไบแอสตรง เมอ่ื จ่ายแรงดันไฟบวกให้ขาแอโนด (A) และจ่ายแรงดนั ไฟลบให้ขาแคโทด (K) โดย
จ่ายแรงดันค่าต่าง ๆ เอสซีอาร์จะยังไม่นำกระแส มีเพียงกระแสรั่วไหลเพียงเล็กน้อยไหลผ่านตัวเอสซีอาร์เม่ือ
ปรับแรงดันให้ขาแอโนดและขาแคโทดเพิ่มมากข้ึนเรื่อย ๆ กระแสรั่วไหลจะไหลผ่านเอสซีอาร์เพิ่มมากข้ึนตาม
ไปด้วย เมื่อปรับเพิ่มแรงดัน ไปจนถึงค่า ๆ หนึ่ง กระแสรั่วไหลมีค่าเพิ่มขึ้นถึงค่ากระแสโฮลดิง้ (IH) ทำให้เอสซี
อาร์นำกระแส ค่าความต้านทานของเอสซีอาร์ลดต่ำลงอย่างรวดเร็ว ทำให้มีกระแสไหลผ่านตัวเอสซีอาร์สูงข้ึน
ทันทีอย่างรวดเร็ว ดังนั้นจึงต้องจำกัดคา่ กระแสไม่ให้ไหลผ่านตัวเอสซอี าร์เกนิ กว่าค่าทนกระแสสูงสดุ เพราะจะ
ทำให้เอสซีอารช์ ำรดุ เสยี หายทันที

ในย่านไบแอสกลับเมื่อจ่ายแรงดันไบแอสกลับให้เอสซีอาร์คือจ่ายไฟลบให้ขาแอโนด (A) และจ่ายไฟ
บวกใหข้าแคโทด (K) โดยครั้งแรกจา่ ยแรงดันค่าตา่ ง ๆ เอสซอี าร์จะยงั ไม่นำกระแสมีเพยี งกระแสร่วั ไหลจำนวน
น้อย ๆ ไหลผ่านตัวเอสซีอาร์ เมื่อปรับค่าแรงดันให้ขาแอโนด (A) และขาแคโทด (K) ของเอสซีอาร์เพิ่มมากข้ึน
เรื่อย ๆ ยังคงมีกระแสรั่วไหลจำนวนน้อย ๆ ไหลผ่านตัวเอสซีอาร์อยู่เท่าเดิม แต่เมื่อปรับแรงดันไบแอสกลับ