ทรานซิสเตอร์ Transistors

 

ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ประเภทสารกึ่งตัวนำที่มีขั้วต่อออกมา 3 ขั้ว ซึ่งมีเรียกว่า เบส (Base)  อิมิเตอร์ (Emitter) และคอลเล็คเตอร์ (Collector) ถูกนำมาใช้งานแทนหลอกสูญญากาศ ทั้งนี้เนื่องจากมีขนาดเล็ก แข็งแรง ทนทาน ใช้งานได้ง่ายกว่า 

    สำหรับการใช้งานทรานซิสเตอร์นั้นจะใช้ในวงจรขยายสัญญาณ วงจรรวมสัญญาณ วงจรออสซิลเลเตอร์ และวงจรสวิตชิ่ง เป็นต้น 

    ทรานซิสเตอร์ถูกออกแบบให้มีทั้งขนาด และลักษณะที่แตกต่างกัน ซึ่งสามารถแบ่งตามโครงสร้างได้ 2 ชนิด คือ NPN และ PNP แบ่งตามสารได้ 2 ชนิดเช่นกันคือ เยอรมันเนียมและ ซิลิคอน

โครงสร้างและลักษณะของทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์แบ่งตามโครงสร้างของสารกึ่งตัวนำได้ 2 ชนิดคือ

1. ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP

2. ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN

โครงสร้างและสัญลักษณ์ทรานซิสเตอร์ PNP และ NPN

    ขาของทรานซิสเตอร์ เนื่องจากทรานซิสเตอร์ผลิตจากสารกึ่งตัวนำชนิด P และ N นำมาต่อเรียงกันเป็น 3 ชิ้น มี 2 รอยต่อ โดยสารที่อยู่ตรงกลางจะเป็นสารคนละชนิดกับสารที่อยู่หัวและท้าย แล้วจึงต่อขาออกมาใช้งานทั้งหมด 3 ขา

    ขาคอลเล็คเตอร์ (Collector) เรียกย่อๆว่า ขา C เป็นสารที่มีโครงสร้างในการโด๊ปสารผสมต่อสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์น้อยกว่าอิมิเตอร์ น้ให้มีพาหะน้อยกว่า

    ขาอิมิเตอร์ (Emitter) เรียกย่อๆว่า ขา E เป็นสารที่มีโครงสร้างในการโด๊ปสารผสมต่อสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์มากกว่าขาคอลเล็กเตอร์ทำให้มีพาหะมากกว่า มีกระแสรั่วไหลมาก และจะอยู่คนละฝั่งกับขาคอลเล็กเตอร์

    ขาเบส (Base) เรียกย่อๆว่า ขา B เป็นส่วนที่อยู่ตรงกลางระหว่างขา C และขา E มีพื้นที่ของโครงสร้างแคบที่สุดเมื่อเทียบกับอีกสองส่วน

    การนำเอาสารกึ่งตัวนำบริสุทธ์ชนิด P และ N มาต่อกันเพื่อผลิตเป็นทรานซิสเตอร์ จะใช้วิธีการโด๊ป (Doping) หรือกระบวนการที่เรียกว่าออกซิเดชั่น (Oxidation)

การทำงานของทรานซิสเตอร์

    ทรานซิสเตอร์ ชนิด NPN จากภาพขยายจะเห็นว่าทรานซิสเตอร์นั้นประกอบไปด้วยไดโอดจำนวน 2 ตัว ได้แก่ เบส-คอลเล็คเตอร์ไดโอด และเบส-อิมิตเตอร์ไดโอด โดยเมื่อทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ไดโอดทั้ง สอง จะต่อแบบหลังชนกัน แต่ถ้าทรานซิสเตอร์ชนิด PNP ไดโอดทั้งสองจะชี้เข้าไปทางขาเบส

ทรานซิสเตอร์จะทำงานอยู่ 3 สถานะคือ

    1. สถานะอิ่มตัว (Saturation) หรือสถานะเป็นสวิตช์ปิดวงจร (ON)

    2. สถานะคัตออฟ (Cut 0ff) หรือสถานะเป็นสวิตช์เปิดวงจร (OFF)

    3. สถานะแอ็กตีป (Active) หรือสถานะขยายสัญญาณ

การให้ไบอัสทรานซิสเตอร์

    ทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด PNP และ NPN เมื่อนำไปใช้งานไม่ว่าจะเป็นวงจรขยายสัญญาณ หรือทำงานเป็นสวิตช์ จะต้องทำการจัดแรงดันให้เหมาะสม หรือเรีกว่าการให้ไบอัส (Bias) ให้ทรานซิสเตอร์ก่อน ทรานซิสเตอร์จะทำงานได้โดยการจัดไบอัสดังต่อไปนี้

    1. ไบอัสตรง (Forward Bias) ให้กับรอยต่อระหว่างอิมิเตอร์กับเบส

    2. ไบอัสกลับ (Reward Bias) ให้กับรอยต่อระหว่างคอลเล็คเตอร์กับเบส

การให้ไบอัสทรานซิสเตอร์

    ไบอัสตรง (Forward Bias) หมายถึง การให้ศักย์ไฟบวกที่สาร P ศักย์ไฟลบที่สาร N

    ไบอัสกลับ (Reward Bias) หมายถึง การให้ศักย์ไฟลบที่สาร P ศักย์ไฟบวกที่สาร N

รูปแบบการต่อใช้งานทรานซิสเตอร์

    เนื่องจากทรานซิสเตอร์มีขาใช้งาน 3ขา ดังนั้นจึงสามารถนำทรานซิสเตอร์มาจัดเป็นวงจรขยายสัญญาณพื้นฐานได้ 3แบบ

    1. คอมมอนเบส (Common Base) อักษรย่อ C-B คือสัญญาณอินพุตจะถูกป้อนเข้ามาระหว่างขาอิมิเตอร์ และขาเบส โดยสัญญาณเอาท์พุตจะปรากฎคร่อมระหว่างขาคอลเล็กเตอร์ และขาเบส และขาเบสของวงจรนี้จะเป็นขาร่วม (Common) ให้กับอินพุตและเอาท์พุตแสดงดังรูป

    2. คอมมอนอิมิตเตอร์ ( Common Emitter ) อักษรย่อ C-E คือสัญญาณอินพุตจะถูกป้อนเข้ามาระหว่างขาเบส และขาอิมิเตอร์ ในขณะที่สัญญาณเอาท์พุตจะต่อระหว่างขาคอลเล็กเตอร์ และขาอิมิเตอร์ จากการจัดวงจรรูปแบบนี้ จะเห็นว่าสัญญาณอินพุตจะเป็นตัวควบคุมกระแสเบสของทรานซิสเตอร์ซึ่งก็จะเป็นการควบคุมกระแสคอลเล็คเตอร์ซึ่งเป็นเอาท์พุตของวงจรด้วย ส่วนขาอิมิเตอร์ของวงจรนี้จะเป็นขาร่วม (Common) ให้กับอินพุตและเอาท์พุตแสดงดังรูป

    3. คอมมอนคอลเลกเตอร์ ( Common Collector ) อักษรย่อ C-C คือสัญญาณอินพุตจะถูกป้อนเข้ามาระหว่างขาเบส และขาคอลเล็กเตอร์ โดยสัญญาณเอาท์พุตจะปรากฎคร่อมระหว่างขาอิมิเตอร์ และขาคอลเล็กเตอร์ และขาคอลเล็กเตอร์ของวงจรนี้จะเป็นขาร่วม (Common) ให้กับอินพุตและเอาท์พุตแสดงดังรูป

อ้างอิงแหล่งที่มาจาก: 

 **หนังสือเรียนวิชางานไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ รหัส 3100-0003  มงคล พรหมเทศ, ณรงค์ชัย กล่มสมุทร

 **หนังสือเรียนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวงจร รหัส 2104-2205, 2104-2112, 0105-0003  อดุลย์ กัลยาแก้ว

Light Dependent Resistor (LDR)

    ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าตามแสง คือตัวต้านทานชนิดพิเศษ โดยจะปรับเปลี่ยนค่าความต้านทานตามแสงสว่างที่มากระทบที่ตัวอุปกรณ์ อุปกรณ์ชนิดนี้เรียกว่าโฟโตริซิสเตอร์ ( Photo resistor ) มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า Light - Dependent Resistor ( LDR ) ซึ่งเป็นตัวต้านทานที่ทำงานโดยอาศัยแสงที่มาตกกระทบ นั่นคือ วัสดุที่ใช้ทำโฟโตริซิสเตอร์ เมื่อถูกแสงจะมีค่าความนำมากขึ้น หรือทำให้ค่าความต้านทานลดลงนั่นเอง โฟโตริซิสเตอร์สร้างจากวัสดุนำแสงที่มีลักษณะเป็นแผ่นบางๆ ซึ่งค่าความต้านทานของวัสดุนี้ลดลงเมื่อมีแสงมาตกกระทบ โดยพลังงานแสงจะถูกดูดซึมจากอะตอมที่มีอยู่มากมายในวัสดุนำแสงนี้และทำให้เกิดการปลดปล่อยอิเล็กตรอนที่อยู่วงนอกสุด ( Valence Electron ) ออกมา ด้วยเหตุผลของจำนวนอิเล็กตรอนอิสระมากขึ้น จึงทำให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านโฟโตริซิสเตอร์ได้มาก ดังนั้นจึงทำให้ความต้านทานมีค่าลดลงด้วย

    การนำอุปกรณ์โฟโตริซิสเตอร์ไปใช้งาน เช่น การนำไปใช้ในอุปกรณ์ปิดเปิด ไฟส่องสว่างภายนอกอาคาร โดยใช้เวลาช่วงกลางวัน แสงสว่างจากดวงอาทิตย์จะทำให้ค่าความต้านทานของโฟโตริซิสเตอร์ไปลดลง และค่าความต้านทานที่ลดลงนี้จะถูกนำไปใช้ในการปิดไฟส่องสว่าง ส่วนในช่วงเวลากลางคืนค่าความต้านทานของโฟโตริซิสเตอร์จะเพิ่มขึ้น ไฟส่องสว่างจะเปิดอีกครั้ง 

    จากบทความด้านบนคือเมื่อตัวอุปกรณ์ LDR โดนแสงตกประทบที่ตัวอุปกรณ์จะทำให้ความต้านทานลดน้อยลงหรือค่าความต้านทานต่ำลงทำให้กระแสไหลผ่านตัวมันได้มากขึ้น โดยค่าความต้านทานจะลดลงมากน้อยขึ้นอยู่กับความเข้มของแสงสว่างที่ตกกระทบตัวของมัน

ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าตามอุณหภูมิ Thermistor

 ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าตามอุณหภูมิ คือตัวต้านทานชนิดหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนค่าความต้านทานได้โดยอาศัยหลักการให้พลังงานความร้อน ซึ่งอุปกรณ์ชนิดนี้มีชื่อว่า เทอมิสเตอร์ (Thermistor)โดยคาความต้านทานของตัวมันจะเพิ่มหรือลด เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นหรือลดลง ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 แบบคือ

สัญลักษณ์ เทอร์มิสเตอร์

    1. Positive temperature control thermistor (PCT) ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นค่าความต้านทานเทอมิสเตอร์ จะเพิ่มขึ้นตามด้วย ถ้าอุณหภูมิต่ำค่าความต้านทานเทอมิสเตอร์ จะลดตามด้วย เช่น Pt-100 จะมีค่าความต้านทาน 100 Ω ที่ 0 องศาเซลเซียส และถ้าอุณหภูมิเพิ่มขึ้นเป็น 100 องศาเซลเซียส ความตานทานจะเพิ่มขึ้นเป็น 138.5 Ω 

2. Negative temperature control thermistor (NCT) ถ้าอุณหภูมิสูงขึ้นค่าความต้านทานเทอมิสเตอร์์ จะลดลง ถ้าอุณหภูมิต่ำค่าความต้านทานเทอมิสเตอร์์ จะเพิ่มขึ้น เช่น เทอร์มิสเตอร์ขนาด 5 kΩ ณ อุณหภูมิอ้างอิงที่ 20 หรือ 25องศาเซลเซยส ตัวเทอร์มิสเตอร์จะมีค่าความต้านทาน 5 kΩ เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นความต้านทานจะลดลงไปดังรูป

ตัวต้านทานปรับค่าได้ Variable Value Resistor

 ตัวต้านทาน (Resistor) คือะไร??

    ตัวต้านทานคือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่ง ซึ่งมีหน้าที่ต้านทานกระแสไฟฟ้าในวงจร เป็นอุปกรณ์ที่ใช้งานมากที่สุด สามารถนำไปใช้ได้ทั้งกระแสตรง และกระแสสลับ ส่วนการต้านทานของกระแสจะมากหรือน้อยจะขึ้นอยู่กับค่าของตัวต้านทาน ถ้าค่าความต้านทานน้อยก็ต้านกระแสได้น้อย ถ้าความต้านทานมากก็ต้านกระแสได้มาก

หน่วยของตัวต้านทาน

    ค่าที่อ่านของความต้านทานมีหน่วยเป็น โอห์ม (Ohm) มีสัญลักษณ์(Ω)

1. ชนิดของตัวต้านทาน

            ตัวต้านทานสามารถแบ่งออกเป็น 2 ชนิดใหญ่ๆ คือ

       1.1     ตัวต้านทานแบบค่าคงที่      >>คลิก<<

       1.2    ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ 

        1.2    ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้

                ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้มีความหมายตรงตัวเลยครับคือ ตัวต้านทานที่สามารถปรับปลี่ยนค่าได้ในตัวของมันเอง โดยจะมีค่าความต้านทานตามที่กำหนดไว้บนตัวอุปกรณ์ ซึ่งตัวต้านทานแบบรับค่าได้แบ่งออก 3 ประเภทใหญ่ด้วยกันคือ

        1.     ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าได้โดยอาศัยกลไก

        2.    ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าโดยใช้ความร้อน

        3.    ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าโดยใช้แสง

    ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าได้โดยอาศัยกลไก

        ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าได้โดยอาศัยกลไก มี 2 แบบได้แก่ รีโอสตัต (Rheostat) และ โพเทนชิโอมิเตอร์ (Potentiometer)

        ตัวต้านทานเปลี่ยนค่าได้ขนิด รีโอสตัต (Rheostat) มี 2 ขั้ว A และ B โครงสร้างภายในของรีโอสตัสปลายด้านหนึ่งของผิวสัมผัสจะต่อขั้วออกมา ในขณะอีกด้านหนึ่งจะต่อเข้ากัยคันกรีดที่เคลื่อนที่ไปตามผิวสัมผัส เมื่อคันกรีดเคลื่อนที่ออกห่างไปจากที่บริเวณส่วนขั้วที่ต่ออยู่จะทำให้ความต้านทานมีค่าเพิ่มขึ้น ถ้าคันกรีดเคลื่อนที่เข้าใกล้ส่วยปลายที่มีขั้วที่ต่ออยู่จะทำให้ความต้านทานมีค่าน้อยลง

        รีโอสตัตมีลักษณะรูปร่าง และขนาดที่แตกต่างกันตามลักษณะการใช้งาน บางชนิดออกแบบให้มีการเคลื่อนที่ให้เปลี่ยนค่าความต้านทานเป็นแนวตรงในขณะที่บางชนิดจะใช้การเคลื่อนที่เป็นวงกลม อุปกรณ์ที่นำมาใช้เป็นตัวต้านทานภายในตัวรีโอสตัตมีหลายชนิด แต่ที่ได้รับความนิยมจะใช้เป็นไวร์วาวด์ และแถบคาร์บอน

        โพเทนชิโอมิเตอร์ มี 3 ขั้ว A, B และ C ซึงบางครั้งนิยมเรียกอุปกรณ์ชนิดนี้ว่า พอต (POT) ความแตกต่างระหว่างโพเทนชิโอมิเตอร์และรีโอสตัต คือจำนวนขาที่ใช้งาน และการต่อใช้งานของโพเทนชิโอมิเตอร์สามารถต่อได้ 3 แบบ ได้แก่ 

            1. ระหว่าง A และ B 

            2. ระหว่าง B และ C

            3. ระหว่าง A และ C

        ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าตามความร้อน  >คลิก<

     คือ ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าตามอุณหภูมิ คือตัวต้านทานชนิดหนึ่งที่สามารถเปลี่ยนค่าความต้านทานได้โดยอาศัยหลักการให้พลังงานความร้อน ซึ่งอุปกรณ์ชนิดนี้มีชื่อว่า เทอมิสเตอร์ (Thermistor)โดยคาความต้านทานของตัวมันจะเพิ่มหรือลด เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นหรือลดลง

        ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าโดยใช้แสง  >คลิก<

    คือ ตัวต้านทานชนิดเปลี่ยนค่าตามแสง คือตัวต้านทานชนิดพิเศษ โดยจะปรับเปลี่ยนค่าความต้านทานตามแสงสว่างที่มากระทบที่ตัวอุปกรณ์ อุปกรณ์ชนิดนี้เรียกว่าโฟโตริซิสเตอร์ ( Photo resistor ) มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า Light - Dependent Resistor ( LDR )

อ้างอิงแหล่งข้อมูล:

 **หนังสือเรียนวิชางานไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ รหัส 3100-0003  มงคล พรหมเทศ, ณรงค์ชัย กล่มสมุทร

ตัวต้านทาน (Resistors)

ตัวต้านทาน (Resistor) คือะไร??

    ตัวต้านทานคือ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่ง ซึ่งมีหน้าที่ต้านทานกระแสไฟฟ้าในวงจร เป็นอุปกรณ์ที่ใช้งานมากที่สุด สามารถนำไปใช้ได้ทั้งกระแสตรง และกระแสสลับ ส่วนการต้านทานของกระแสจะมากหรือน้อยจะขึ้นอยู่กับค่าของตัวต้านทาน ถ้าค่าความต้านทานน้อยก็ต้านกระแสได้น้อย ถ้าความต้านทานมากก็ต้านกระแสได้มาก

หน่วยของตัวต้านทาน

    ค่าที่อ่านของความต้านทานมีหน่วยเป็น โอห์ม (Ohm) มีสัญลักษณ์(Ω)

1. ชนิดของตัวต้านทาน

            ตัวต้านทานสามารถแบ่งออกเป็น 2 ชนิดใหญ่ๆ คือ

            1.1    ตัวต้านทานแบบค่าคงที่ 

            1.2    ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้   >>คลิก<<

        1.1    แบบตัวต้านทานค่าคงที่ (Fixed-value Resistor)

                ตัวต้านทานชนิดคงที่ เป็นตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานที่แน่นอนเป็นที่นิยมมากในงานอิเล็กทรอนิกส์ และตัวต้านทานแบบคงที่สามารถแบ่งตามวัสดุที่ผลิต ดังนี้

                1.    ตัวต้านทานชนิดคาร์บอนผสม (Carbon Composition)

                2.    ตัวต้านทานชนิดฟิล์มคาร์บอน (Carbon Film)

                3.    ตัวต้านทานชนิดฟิล์มโลหะ (Metal Film)

                4.    ตัวต้านทานชนิดไวร์วาวด์ (Wirewound)

                5.    ตัวต้านทานชนิดออกไซด์ของโลหะ (Metal Oxide)

                6.    ตัวต้านทานชนิดแผ่นฟิล์มหน้า (Thick Film)

                - ตัวต้านทานชนิดคาร์บอนผสม (Carbon Composition Resistors)

                ตัวต้านทานชนิดนี้นิยมใช้กันอย่างแพร่หลาย มีราคาถูก โครงสร้างภายในทำจากวัสตุที่มีคุณสมบัติเป็นตัวต้านทาน การเรียกตัวต้านทานชนิดนี้ว่าตัวต้านทานชนิดคาร์บอนผสม เนื่องจากวัสดุที่นำมาใช้ทำตัวต้านทานเกิดจากการผสมระหว่างคาร์บอน และผงของฉนวน ซึ่งถ้าเปลี่ยนอัตรส่วนผมของวัสดุทั้ง 2 ชนิด จะทำให้ค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงไป 

                       กำลังการทนกระแสตัวต้านทานขึ้นอยู่กับขนาดของตัวต้านทาน เนื่องจากตัวต้านทานทำหน้าที่กำจัดประแสหรือต้านกระแสทำให้เกิดความร้อน และถ้าตัวต้านทานมีขนาดใหญ่การทนกระแสหรือกำลังวัตต์ก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย

               - ตัวต้านทานชนิดฟิล์มคาบอน (Carbon Film Resistors)

                  ตัวต้านทานชนิดนี่ถูกสร้างโดยการเคลือบแผ่นฟิล์มคาร์บอนที่มีคุณสมบัติของความต้านทานลงบนเกนเซลรามิก ซึ่งทำหน้าที่เป็นฉนวน หลังจากนั้นทำการตัดแต่งแผ่นฟิล์มคาร์บอนรอบแกนเซรามิก ถ้าอัตราส่วนของคาร์บอนมากกว่าฉนวน ค่าความต้านทานจะต่ำ แต่ถ่าฉนวนมีอัตราส่วนมากกว่าคาร์บอน ค่าความต้านทานที่ได้จะมีค่าสูง ตัวต้านทานแบบฟิล์มคาร์บอนจะมีค่าความคลาดเคลื่อนต่ำ และสามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้สูง โดยไม่ทำให้ค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงนอกจากนั้นสัญญาณรบกวนที่เกิดจากการใช้ตัวต้านทานชนิดนี้ก็มีค่าน้อยกว่า เมื่อเปรียบเทียบกับตัวต้านทาน ชนิดคาร์บอนผสม

               - ตัวต้านทานชนิดฟิล์มโลหะ (Metal Film Resistors)

                ตัวต้านทานชนิดฟิล์มโลหะ การสร้างทำได้โดยการพ่นฟิล์มโลหะให้เป็นแผ่นบางๆลงบนเซรามิกทรงกระบอก จากนั้นจึงตัดแผ่นฟิล์มนี้โดยให้มีส่วนที่เป็นแผ่นฟิล์มคั่นอยู่กับฉนวนซึ่งเป็นเซรามิก ค่าความต้านทานชนิดฟิล์มโลหะมีค่าความคลาดเคลื่อนน้อยมากอยู่ระหว่าง +-0.1% ถึง +-1% สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายนอกได้ดี นอกจากนั้นสัญญาณรบกวนที่เกิดจากการใช้ตัวต้านทานชนิดนี้ก็มีค่าน้อย เมื่อเทียบกับตัวต้านทานคาร์บอนชนิดอื่นๆ

                - ต้วต้านทานชนิดไวร์วาวด์ (Wirewound Resistors)

                ตัวต้านทานชนิดไวร์วาวด์โครงสร้างภายในเกิดจากการพันขดลวดรอบๆ แกนเซรามิกทำหน้าที่เป็นฉนวน จากนั้นจึงต่อขั้วด้วยลวดตัวนำจากส่วนหัวและท้ายออกมา สำหรับค่าความต้านทานสามารถเปลี่ยนแปลงได้ตั้งแต่ 1 โอห์ม จนถึง 150 โอห์ม โดยขึ้นอยู่กับความยาวและขนาดของขดลวด ตัวต้านทานชนิดไวร์วาวด์นิยมใช้ในงานที่มีค่าความต้านทานต่ำๆ ทั้งนี้เพื่อให้กระแสไหลผ่านได้ดี ดังนั้น จึงควรมีขนาดใหญ่เพื่อให้สามารถกระจายความร้อนได้มากกว่า และมีค่าความคลาดเคลื่อนประมาณ +-1% แต่ด้วยขนาดโครงสร้างที่ใหญ่ และขั้นตอนการผลิตยุ่งยากจึงมีราคาแพง

                - ตัวต้านทานชนิดออกไซด์ของโลหะ (Metal Oxide Resistors)

                การสร้างตัวต้านทานชนิดนี้ทำโดยการเคลือบออกไซด์ของโลหะประเภทดีบุกลงบนวัสดุที่เป็นฉนวน โดยอัตราส่วนของออกไซด์ของโลหะซึ่งมีคุณสมบัติเป็นตัวนำต่อฉนวนจะเป็นตัวกำหนดค่าความต้านทานให้กับตัวต้านทานชนิดนี้ คุณสมบัติพิเศษของตัวต้านทานชนิดนี้ คือ สามารถทนต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิได้ดี

                - ตัวต้านทานชนิดแผ่นฟิล์มหนา (Thick Film Resistors)

                ตัวต้านทานชนิดแผ่นฟิล์มหนาแบบ SIP (Single in-line Package) และ DIP (Dual in-line Package) ตัวต้านทานแบบ SIP จะต่อลวดความนำออกจากตัวตเานทานภายในเพียงแถวเดียว ส่วนตัวต้านทานแบบ DIP จะมีลวดตัวนำ 2 แถวต่อออกมาภายนอก ซึ่งตัวต้านทานแบบแผ่นฟิล์มทั้ง 2 แบบจะได้รับการปรับแต่งให้มีความคลาดเคลื่อนประมาณ +-2% โดยค่าความต้านทานที่ใช้โดยทั่วไปของตัวต้านทานชนิดนี้จะอยู่ระหว่าง 22 โอห์ม ถึง 2.2 เมกาโอห์ม และมีอัตราการทนกำลังประมาณ 1/2W

     

ไดโอดเปล่งแสง LED

 หลอด LED คืออะไร 

LED คือไดโอดเปล่งแสง ย่อมาจากคำว่า(Light-Emitting Diode) เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำชนิดหนึ่ง จัดอยู่ในจำพวกของไดโอด ซึ่งสามารถเปล่งแสงออกมาได้ แสงที่เปล่งออกมาประกอบด้วยคลื่นความถี่เดียวและ เฟสต่อเนื่องกัน ซึ่งต่างกับแสงธรรมดาที่ตาคนมองเห็น โดย หลอด LED สามารถเปล่งแสงได้เมื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าเข้าเพียงเล็กน้อยเท่านั้น และประสิทธิภาพในการให้แสงสว่างก็ยังดีกว่าหลอดไฟขนาดเล็กทั่วๆ ไป

หลักการทำงาน

โครงสร้างประกอบไปด้วยสารกึ่งตัวนำ (P และ N) ประกอบเข้าด้วยกัน มีผิวด้านหนึ่งเรียบคล้ายกระจก เมื่อจ่ายไฟกระแสตรงผ่านตัว LED โดยจ่ายไฟบวกเข้าที่ขาแอโนด A จ่ายไฟลบเข้าที่ขาแคโทด K ทำให้สารกึ่งตัวนำชนิด N มีพลังงานสูงขึ้นจนสามารถวิ่งข้ามรอยต่อจากสารชนิด N ไปรวมกับโฮลในสารชนิด P การที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านรอยต่อ PN ทำให้เกิดกระแสไหล ทำให้ระดับพลังงานอิเล็กตรอนเปลี่ยนไปและคายพลังงานออกมาในรูปคลื่นแสง

LED แบ่งออกตามการใช้งานได้ 3 ประเภท

    1.    แบบ Lamp Type เป็นชนิดที่พบเห็นกันอยู่ทั่วไปมีขายื่นออกมาจากตัว Epoxy 2 ขา หรือมากกว่า โดยมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 3 มม. ขึ้นไป โดยจะกินกระแสไม่เกิน 150 mA

    2.    LED แบบ MSD (Surface Mounting Device LED) ใช้เทคโนโลยีการเชื่อมเม็ด LED ติดลงไปกับแผงวงจรหรือที่เรียกว่า Surface Mounting Technology (SMT) ซึ่งเป็นวิธีการเดียวกับการประกอบชิ้นส่วนอิเลคโทรนิคและsemi-conductorขนาดเล็ก ในบางครั้งก็เรียก LED ชนิดนี้ว่า Surface Mounting Device LED หรือ SMD LED ขนาดการกินกระแสตั้งแต่ 20 mA - 1 A

    3.    LED กำลังสูง

LED กำลังสูง หรือ Hi-power LED เป็น LED ชนิดที่ให้กำลังสูง ให้ความสว่างมาก ต้องการกระแสขับสูงถึง 300mA ขึ้นไป ดังนั้นการระบายความร้อนสำหรับ LED ชนิดนี้จึงเป็นสิ่งสำคัญ ถ้าระบายความร้อนไม่ดีอาจจะทำให้พังหรือเสียในภายในไม่กี่วินาที

ข้อดีของแอลอีดี 

1.    ประสิทธิภาพในการให้แสงสว่างดีกว่าหลอดไฟธรรมดาทั่วๆไป.  

2.    ตัวหลอด LED เองเมื่อทำให้เกิดแสงขึ้นจะกินกระแสน้อยมากประมาณ 1-20mA  

3.    มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน ประมาณ 50,000 – 100,000 ชั่วโมง ขึ้นอยู่กับคุณภาพของแอลอีดี วงจรขับกระแส สภาพภูมิอากาศ ความชื้น และอุณหภูมิ ซึ่งก็มีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่าหลอดที่ให้แสงสว่างชนิดอื่นๆมาก  

4.    ไม่มีรังสีอินฟาเรต รังสีอัลตราไวโอเรต ซึ่งเป็นอันตรายต่อผิวหนัง  

5.    ทนทานต่อสภาวะอากาศ  

6.    ทนทานต่อการสั่นสะเทือน และการเปิดปิดที่บ่อยครั้ง  

7.    มีหลากหลายสีให้เลือกใช้

วงจรเรียงกระแส (Rectifier Circuit)

วงจรเรียงกระแส (Rectifier Circuit) คืออะไร

    วงจรเรียงกระแสเป็นวงจรเปลี่ยนไฟฟ้ากระแสสลับเป็นไฟฟ้ากระแสตรง (AC to DC) โดยอาศัยลักษณะคุณสมบัติการทำงานของไดโอด ซึ่งมีการแบ่งวงจรออกเป็น 3 แบบด้วยกันคือ 

        1.    วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น (Half Wave Rectifier)

        2.    วงจรเรียงกระแสแบบเต็มคลื่น (Full Wave Rectifier)

        3.    วงจรเรียงกระแสเต็มคลื่นแบบบริดจ์ (Full Wave Bridge Rectifier) 

วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น (Half Wave Rectifier)

    วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น จะเป็นวงจรที่ทำหน้าที่ตัดเอาแรงดันไฟสลับที่ป้อนเข้ามาอาจเป็นครึ่งบวกหรือครึ่งลบแล้วแต่การจัดวงจรไดโอด แรงดันที่ส่งออกเอาท์พุทจะเป็นช่วงๆ คือช่วงมีแรงดันและช่วงไม่มีแรงดันสลับกันไป วงจรประกอบด้วยไดโอดตัวเดียวดังรูป การทำงานของวงจร ไฟกระแสสลับจะมาปรากฏที่ขาแอโนด โดยไดโอดจะยอมให้กระแสไหลผ่านได้ทางเดียว คือช่วงที่ได้รับไบอัสตรง ดังนั้นวงจรจะมีกระแสไหลเพียงช่วงบวกของไฟสลับเท่านั้น ถ้าช่วงลบจะไม่มีกระแสไหล แรงไฟตรงที่เอาท์พุทนี้ยังนำไปใช้งานในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ไม่ได้ เพราะเป็นไฟตรงที่ไม่เรียบพอ (Pulse D.C) จึงต้องมีการกรอง (Filter) ให้เรียบโดยใช้ตัวเก็บประจุทำหน้าที่กรอง

รูปที่1วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

การทำงานของวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

    การเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น (Half  Wave Rectifier) มีลักษณะวงจรดังรูปที่1 การทำงานเมื่อจ่ายแรงเคลื่อนไฟฟ้ากระแสสลับ 220 V เข้าทางขดปฐมภูมิ (Primary) ของหม้อแปลงไฟฟ้าจะเกิดการเหนี่ยวนำแรงดันไฟฟ้ามายังขดทุติยภูมิ (Secondary) การเหนี่ยวนำของแรงดันไฟฟ้าของหม้อแปลง เฟสของสัญญาณเข้ากับเฟสของสัญญาณออกจะต่างเฟสกันอยู่ 180 องศา เมื่อขั้วบนของขดปฐมภูมิได้รับเฟสลบ ขั้วล่างเทียบได้เฟสบวก จะทำให้ขดทุติยภูมิขั้วบนเป็นเฟสบวก ขาแอโนด (A) ของไดโอดได้รับแรงดันซีกบวก ขาแคโทด (K) ได้รับแรงดันซีกลบเป็นผลให้ไดโอดได้รับไบอัสตรงไดโอดนำกระแส มีกระแสไหลเข้าขาแอโนด ออกขาแคโทดผ่านโหลด (Load) ครบวงจรที่ขั้วล่างของทุติยภูมิ มีแรงดันซีกบวกตกคร่อมที่โหลด

    ในช่วงเวลาต่อมาครึ่งไซเกิลหลังของไฟสลับ ขั้วบนของทุติยภูมิเป็นเฟสลบ ขั้วล่างเทียบศักย์ได้เป็นเฟสบวก ลักษณะเช่นนี้จะทำให้ขาแอโนดของไดโอดได้รับแรงดันซีกลบและขาแคโทดได้รับแรงดันซีกบวก ไดโอดได้รับไบอัสกลับจะไม่นำกระแสเป็นผลให้ไม่มีแรงดันปรากฏที่โหลด ในรอบต่อมาการทำงานก็จะเป็นไปตามลักษณะเดิมซ้ำๆ กันไปเรื่อยๆ โดยมีแรงดันปรากฏที่เอาท์พุทเป็นช่วงๆ (ช่วงเว้นช่วง) นอกจากนี้วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นยังสามารถแบ่งออกเป็นวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นบวกและวงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นลบ

        วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นบวก 

รูปที่2วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นบวก

        เป็นการจัดวงจรไดโอดให้นำกระแสเฉพาะซีกบวกของไฟสลับ ทำให้แรงดันที่ได้จากการเรียงกระแสออกมาที่เอาท์พุทเพียงช่วงบวกของไฟสลับเท่านั้น แรงดันไฟตรงเฉลี่ยสามารถคำนวณหาได้จากสูตร  VDC = 0.318 VP  หรือ VDC = 0.45 VAC แต่แรงดันไฟตรงที่ได้จะยังไม่เรียบมีลักษณะเป็นพัลส์ที่เรียกว่าพัลส์ดี.ซี. (Pulse D.C) ในการใช้งานจะต้องทำการกรองให้เรียบโดยใช้ตัวเก็บประจุทำการกรอง ก็จะทำให้แรงดันที่ได้เรียบขึ้นดังรูปที่3

รูปที่3คลื่นแรงดันไฟตรงเมื่อใช้ตัวเก็บประจุกรองแรงดัน

        จากรูปที่3 พัลส์ดี.ซี ที่ได้จากวงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นจะเป็นซีกบวก ตัวเก็บประจุฟิลเตอร์จะทำการประจุแรงดันในช่วงที่พัลส์ดี.ซี  มีค่าเพิ่มขึ้นและจะคายประจุในช่วงที่พัลส์ดี.ซี มีค่าลดลงจะเป็นไปในลักษณะเช่นนี้เรื่อยๆ แรงดันดี.ซี ที่ได้จะเรียบขึ้น ตัวเก็บประจุฟิลเตอร์ยิ่งมีค่ามากแรงดันไฟตรงที่ได้ก็ยิ่งมีความเรียบขึ้น (ตัวเก็บประจุฟิลเตอร์ค่ามากเกินไปมีผลเสียกับไดโอด) แรงดันไฟตรงที่ได้จะมีค่าเพิ่มขึ้นเนื่องจากตัวเก็บประจุ จะประจุแรงดันสูงสุดของแรงดันพีคจึงทำให้แรงดันเพิ่มสูงขึ้น

        วงจรเรียงกระแสครึ่งคลื่นลบ

รูปที่4 วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นลบ

            เป็นการจัดวงจรไดโอดให้นำกระแสเฉพาะซีกลบของไฟสลับก็จะได้วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่นลบ จากรูปที่4 เมื่อขั้วบนของขดทุติยภูมิได้รับเฟสลบ ขั้วล่างเทียบศักย์ได้เฟสบวก จะทำให้ไดโอดได้รับไบอัสตรง ไดโอดสามารถนำกระแสได้ กระแสจะไหลจากขั้วล่างของหม้อแปลงผ่านโหลดเข้าทางขาแอโนด ออกทางแคโทดครบวงจรที่ขั้วบนของหม้อแปลง ลักษณะเช่นนี้จะทำให้ขั้วบนของโหลดมีศักย์เป็นลบขั้วล่างมีศักย์เป็นบวก

        เมื่อขั้วบนของหม้อแปลงได้รับเฟสบวกขั้วล่างเทียบศักย์ได้เฟสลบ จะทำให้ไดโอดไม่สามารถนำกระแสได้ เพราะไดโอดได้รับไบอัสกลับ จังหวะนี้จึงไม่มีแรงดันออกมาที่โหลด

รูปที่5 คลื่นเมื่อใช้ตัวเก็บประจุเป็นวงจรกรอง

        เมื่อต่อตัวเก็บประจุฟิลเตอร์เข้าไปในวงจร ตัวเก็บประจุก็จะทำหน้าที่ประจุแรงดันเอาไว้ในช่วงแรงดันที่มีค่าสูง และจะคายประจุในช่วงแรงดันที่มีค่าลดลง โดยเสริมรูปคลื่นที่ขาดหายให้เชื่อมต่อเข้าด้วยกัน เป็นการทำให้แรงดันที่ไม่เรียบมีความเรียบยิ่งขึ้น การใช้วงจรเรียงกระแสแบบนี้จะได้ไฟกระแสตรงออกมาในลักษณะพัลส์ครึ่งคลื่นเท่านั้น เมื่อเปรียบเทียบแรงดันอินพุทกับแรงดันเอาท์พุทที่ได้จะเห็นว่ามีประสิทธิภาพต่ำ คือประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์เท่านั้น

Ex1. จากรูป จงหาแรงดันเฉลี่ย (Vdc) ของวงจร Half Wave Rectifier วงจรเรียงกระแสแบบครึ่งคลื่น

วิธีทำ

        เมื่อ...

            Vdc คือ แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย

            Vp คือ แรงดันสูงสุดของแรงดันขาเข้า Input

          จากสูตร  Vdc = 0.318 Vp ; เมื่อ Vp = Vmax = แรงดันสูงสุดมีค่าเท่ากับ 12 โวลท์

ดังนั้นแทนค่าในสูตรจะได้ Vdc = 0.318 x 12 = 3.816 โวลท์  #

>>ชม VDO คลิก<<

อ้างอิงแหล่งที่มาจาก: 

 **หนังสือเรียนอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และวงจร รหัส 2104-2205, 2104-2112, 0105-0003  อดุลย์ กัลยาแก้ว