More Related Content
More from กนกวรรณ โพธิ์ทอง
More from กนกวรรณ โพธิ์ทอง (9)
ไดโอดและทรานซิสเตอร์
- 1. 1
สาระสําคัญ
สารกึ่งตัวนํา คือ สารที่มีสภาพระหวางตัวนํากับฉนวน นํา
ไปใชในการสรางอุปกรณทางอิเล็กทรอนิกสตางๆ เชน ไดโอด
ทรานซิสเตอร ฯลฯ การคนพบสารกึ่งตัวนํานับเปนการคนพบที่ยิ่ง
ใหญ จนอาจกลาวไดวาเปนการปฏิวัตอตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส
ิุ
เลยทีเดียว
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 2. 2
ผลการเรียนรูที่คาดหวัง
บอกคําจํากัดความของสารกึ่งตัวนําได
อธิบายความแตกตางระหวางสารกึ่งตัวนําชนิด P และ ชนิด N ได
บอกโครงสรางและเขียนสัญลักษณของไดโอดทรานซิสเตอรได
อธิบายหลักการทํางานของไดโอดและทรานซิสเตอรได
ยกตัวอยางการนําไดโอดและทรานซิสเตอรไปใชงานได
สามารถตรวจสอบไดโอดและทรานซิสเตอรดวยมัลติมิเตอรได
บอกชื่อและหนาที่ของไดโอดชนิดตางๆได
บอกชื่อและหนาที่ของทรานซิสเตอรชนิดตางๆได
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 3. 3
สารกึ่งตัวนําคืออะไร
อิเล็กตรอน
นิวเคลียส
ตัวนํา สารกึ่งตัวนํา ฉนวน
รูปที่ 7.1 แสดงโครงสรางของสสารแตละประเภท
สารกึ่งตัวนํา ชนิด P และ ชนิด N
สารกึ่งตัวนํา บริสุทธิ์ (Intrinsic Semiconductor) จะมี
สภาพการนําไฟฟาที่ไมดี เพราะอิเล็กตรอนวงนอกจะจับตัวรวม
กัน โดยใชอิเล็กตรอนรวมกัน เพื่อใหเกิดภาวะเสถียร เสมือนมี
อิเล็กตรอนวงนอก 8 ตัวจึงไมเหมาะตอการใชงาน ดังนั้นในทาง
ปฏิบติจึงมีการเติมสารอื่นเขาไป เพื่อใหเกิดสภาพนําไฟฟาที่ดีกวา
ั
เดิมเหมาะกับการใชงาน โดยการเติมสารหรือที่เรียกกันทับศัพท
วา การโดป(Doping) สารนั้น จะมีได 2 ลักษณะคือ
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 4. 4
เติมสารที่มีอิเล็กตรอนวงนอก 3 ตัว เชน อลูมเิ นียม หรือ
แกลเลียม ลงไป ทําใหเกิดสภาวะขาดอิเล็กตรอนคือจะมีที่วาง
ของอิเล็กตรอนซึ่งเรียกวา โฮล (Hole) มากกวาจํานวนอิเล็กตรอน
อิสระ ดวยเหตุที่โฮลมีสภาพเปนประจุไฟฟาบวกและเปนพาหะสวน
ใหญของสาร สวนอิเล็กตรอนจะเปนพาหะสวนนอย เราจึงเรียกสาร
กึ่งตัวนําประเภทนี้วา สารกึ่งตัวนําชนิด P (P-type Semiconductor)
เติมสารที่มีอิเล็กตรอนวงนอก 5 ตัว เชน สารหนู หรือ
ฟอสฟอรัส ลงไป ทํ าใหเกิดสภาวะมีอิเล็กตรอนอิสระมากกวา
จํ านวนของโฮล ดวยเหตุที่อิเล็กตรอนมีประจุไฟฟาลบและเปน
พาหะสวนใหญ สวนโฮลเปนพาหะสวนนอยของสารเราจึงเรียกวา
เปน สารกึ่งตัวนําชนิด N (N-type Semiconductor)
P N
โฮล
โฮล อิเล็กตรอน อิเล็กตรอน
รูปที่ 7.2 แสดงสารกึ่งตัวนําชนิด P และ ชนิด N
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 5. 5
รอยตอ PN
บริเวณปลอดพาหะ
(Depletion Region)
รูปที่ 7.3 แสดงโครงสรางของรอยตอ P-N
การไบอัสรอยตอ PN
โฮล อิเล็กตรอน
กระแสอิเล็กตรอน แบตเตอรี่ กระแสอิเล็กตรอน
รูปที่ 7.4 แสดงการไบอัสตรง
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 6. 6
ในทางตรงกันขามหากเราทําการจายแรงดันสลับดาน โดย
ใหขั้วบวกของแบตเตอรี่ตอเขากับสารกึ่งตัวนําชนิด N และตอขั้ว
ลบเขากับสารกึ่งตัวนําชนิด P จะทําใหมีการฉุดรั้งอิเล็กตรอนไม
ใหขามมายังฝงตรงขาม ทําใหไมเกิดกระแสไหล เราเรียกลักษณะ
การตอแรงดันในลักษณะนี้วา การไบอัสกลับ (Reveres Bias)
โฮล อิเล็กตรอน
อิออนลบ อิออนบวก
เขตปลอดประจุ
รูปที่ 7.5 แสดงการไบอัสกลับ
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 7. 7
ไดโอด
จากคุณลักษณะของรอยตอ PN ของสารกึ่งตัวนํา เราจึงนํา
มาสรางอุปกรณที่เรียกวา ไดโอดขึ้น โดยเรียกขั้วที่ตอกับสาร P
วา อาโนด(Anode) และเรียกขั้วที่ตอกับสาร N วา คาโถด
(Cathode) โดยจะมีรูปลักษณะและสัญลักษณดังรูปที่ 7.6
รูปที่ 7.6 แสดงรูปลักษณะ และ สัญลักษณ ของไดโอด
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 8. 8
การตรวจสอบไดโอด
วิธการตรวจสอบไดโอดวาดีหรือเสียและตรวจสอบขั้วของ
ี
ไดโอดทําไดโดยอาศัยคุณสมบัติของการไบอัสไดโอด โดย
สามารถทําไดดังนี้ คือ
1. ใชมัลติมิเตอรตั้งยานวัดโอหม R X 1
2. ใชปลายสายวัดตอเขากับขั้วตอแตละดานของไดโอด
3. สังเกตเข็มมิเตอรวาขึ้นหรือไม
4. จากนั้นทํ าการสลับขั้วสายวัดแลวสังเกตเข็มมิเตอรอีก
ครั้ง
รูปที่ 7.7 แสดงการตรวจสอบไดโอดดวยมิเตอร
1. การปองกันการตอแบตเตอรี่ผิดขั้ว
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 9. 9
การปองกันการตอแบตเตอรี่ผิดขั้ว
+ +
วงจร วงจร
อิเล็กทรอนิกส อิเล็กทรอนิกส
-
ตอถูกขั้ว กระแสไหล ตอผิดขั้ว กระแสไมไหล
วงจรทํางาน วงจรไมทํางาน
รูปที่ 7.9 แสดงการตอแบตเตอรี่เขากับวงจร
การแปลงไฟสลับเปนไฟตรง
รูปที่ 7.10 แสดงการแปลงไฟสลับเปนไฟตรง
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 10. 10
ไดโอดชนิดตางๆ
ไดโอดดีเท็คเตอร ( Detector Diode)
ไดโอดเร็กติฟาย (Rectifier Diode)
ไดโอดกําลัง ( Power Diode)
ซีเนอรไดโอด ( Zener Diode)
ไดโอดเปลงแสง (Light Emitting Diode)
ไดโอดรับแสง (Photo Diode)
รูปที่ 7.11 แสดงไดโอดประเภทตางๆ
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 11. 11
ขอควรระวังในการใชงานไดโอด
1. ในการใชงานไบอัสตรงจะตองมีตัวตานทานจํากัดกระแสตอไวเสมอ
2. การใชงานในสภาวะไบอัสกลับจะตองระวังไมใหไดโอดไดรบแรงดัน
ั
ไบอัสกลับเกินกวาคาแรงดันไบอัสกลับสูงสุดที่ทนได
3. การใชงานไดโอดเปลงแสงหรือแอลอีดี จะตองระวังไมใหกระแสเกิน
กวา 20 mA
4. ไมควรใหแอลอีดีไดรับแรงดันไบอัสกลับ
5. คาแรงดันที่ตกครอมแอลอีดีในสภาวะทํางานจะแตกตางกันไปตามสารที่
ใชทํา
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 12. 12
ทรานซิสเตอร
ทรานซิสเตอร (Transistor) เปนอุปกรณอิเล็กทรอนิกส
ชนิดหนึ่ง ที่สรางมาจากสารกึ่งตัวนํา 3 ชิ้น มาเชื่อมตอกัน คือ
ชิ้นแรก เรียกวา อิมิตเตอร (Emitter)
ชิ้นที่สอง เรียกวา เบส (Base) จะเปนชิ้นสารบางๆ
ชิ้นที่สาม เรียกวา คอลเล็กเตอร (Collector)
รอยตอ PN ระหวาง รอยตอ PN ระหวาง เบส
เบส กับ อิมิตเตอร กับ คอลเล็กเตอร
รูปที่ 7.12 แสดงโครงสรางของทรานซิสเตอร
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 13. 13
โครงสรางของทรานซิสเตอรชนิด PNP และ NPN
PNP NPN
สัญลักษณ ของทรานซิสเตอรชนิด PNP และ NPN
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 14. 14
การทํางานของทรานซิสเตอร
รอยตอ PN รอยตอ PN
เบส-อิมิตเตอร เบส-คอลเล็ก
- +
VBE VCE
+ -
รูปที่ 7.14 แสดงการทํางานของทรานซิสเตอร
การไบอัส
ไบอัสแบบแบงแรงดัน
ไบอัสคงที่
(Voltage Divider Bias)
(Fixed Bias)
ไบอัสตัวเอง
(Self Bias)
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 15. 15
การตรวจสอบทรานซิสเตอร
การตรวจวาทรานซิสเตอรดีหรือเสีย
1. กอนอื่นตองทราบกอนวา ทรานซิสเตอรเปนประเภทอะไร และขาใดเปนขา
อะไร ถาทรานซิสเตอร เปนชนิด NPN ใหตอขั้วลบของมิเตอรไวที่ขาคอลเล็ก
เตอร ใหตอขั้วบวกไวที่ขาอิมิตเตอร แตถาเปนชนิดPNP ใหสลับกันคือ ตอขั้ว
บวกของมิเตอรไวที่ขาคอลเล็กเตอรและตอขั้วลบไวที่ขาอิมิตเตอร
2. ตั้งมัลติมเิ ตอรในยานวัดโอหม R X 10
3. ดูเข็มของมิเตอรวาขึ้นหรือไม ถาขึ้นแสดงวาอาจชอตหรือมีกระแสรั่วไหลสูง
4. จากนั้นใชนิ้วมือแตะระหวางขาคอลเล็กเตอรและขาเบส(แทนตัวตานทาน Rb)
5. สังเกตวาเข็มขึ้นจากเดิมหรือไม ถาขึ้นแสดงวาใชได โดยถาขึ้นสูงแสดงวาอัตรา
ขยายกระแสสู ง (ในการวั ด เพื่ อ เปรี ย บเที ย บอั ต ราการขยายกระแสของ
ทรานซิสเตอรแตละตัว ควรใชอุปกรณการวัดทรานซิสเตอรที่ใหมากับมัลติ
มิเตอร จะชวยใหมีความเที่ยงตรงมากยิ่งขึ้น)
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 16. 16
การตรวจหาขาและชนิดของทรานซิสเตอร
1. ตั้งมัลติมเิ ตอรยานวัดโอหม R X 10
2. ตรวจสอบหาขาเบสของทรานซิสเตอร โดยพิจารณาทรานซิสเตอรในลักษณะ
ของไดโอดดังรูป
PNP NPN
รูปที่ 7.16 แสดงการตรวจหาขาเบสของทรานซิสเตอร
3. ใชขาใดขาหนึ่งเปนหลัก โดยสมมุติใหเปนขาเบส แลวตอสายวัดไว จากนั้นใช
สายวัดอีกเสน แตะที่ขาทั้งสองที่เหลือ ถามิเตอรขึ้น ทั้ง 2 ครั้ง แสดงวามีแนว
โนมที่จะเปนขาเบส จากนั้นใหสลับสายวัดแลวลองทําซํ้าตามเดิมอีกครั้ง ถาไม
ขึนทั้งสองขา แสดงวาเปนขาเบสแนนอน
้
4. เมื่อหาขาเบสไดก็จะรูชนิดของทรานซิสเตอรคือ ถาในสภาวะขึ้นทั้ง 2 ขา ขั้ว
บวกของมิเตอรตออยูกับขาเบส แสดงวา เปนทรานซิสเตอร PNP แตถาเปนขั้ว
ลบตออยูที่ขาเบสตอนเข็มมิเตอรขึ้น 2 ครั้ง แสดงวาเปนชนิด NPN
5. หลังจากหาขาเบสไดแลวใหลองหาขาคอลเล็กเตอรและอิมิตเตอร ตามหลักการ
ไบอัสทรานซิสเตอร เชนเดียวกับวิธีหาวาทรานซิสเตอรดีหรือเสีย ถาตอถูกตอง
เข็มจะขึ้นสูงเมื่อใชนิ้วมือแตะระหวางขา เบสและคอลเล็กเตอร
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี
- 17. 17
การนําไปใชงาน
220 R1
100k R2
LED
BATTERY
2N2002 9V
LDR R3
แสดงการนําทรานซิสเตอรไปตอเปนวงจรสวิตช
ทรานซิสเตอรชนิดตางๆ
ทรานซิสเตอรสัญญาณตํ่า (Small Signal Transistor)
ทรานซิสเตอรกําลัง (Power Transistor)
ทรานซิสเตอรชนิดทํางานความถี่สูง
โฟโตทรานซิสเตอร (Photo Transister)
สํานักพิมพศูนยสงเสริมอาชีวะ โดยบุญสืบ โพธิ์ศรี