ไดโอด

ลักษณะไดโอดแบบต่างๆ

ไดโอดเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ้านได้เพียงด้านเดียวที่ทำมาจากสารกึ่งตัวนำสองชนิดมาต่อกัน ชนิด P กับชนิด N (รอยต่อ P-N ภายในไดโอด) ซึ่งไดโอดมีมากมายหลายแบบและแต่ละแบบก็มีลักษณะที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับการใช้งาน ไดโอดจะมีลักษณะโครงสร้างดังรูป

โครงสร้างภายใขของไดโอด

สารกึ่งตัวนำที่นำมามาใช้จะเป็นสารกึ่งตัวนำชนิดซิลิคอนจะมีความต่างศักดิ์ที่ตกค่อมรอยต่อประมาณ 0.6 โวลต์ และสารกึ่งตัวนำชนิดเยอรมันเนียมจะมีความต่าวศักดิ์ที่รอยต่อ 0.2 โวลต์ ศักดิ์ไฟฟ้านี้จะค่อยๆลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ไดโอดจะมีสองขั้วในการใช้งานคือ แอโนด Anode กับคาโธด Cathode ลักษณะสัญญาลักษณ์ของไดโอดแสดงดังรูป

ลักษณะสัญญาลักษณ์ของไดโอด

ลักษณะการทำงานของไอโอด ไดโอดจะทำงานเหมือนสวิทช์ถ้าไฟฟ้าทางด้านบวก (+) จ่ายให้ขาแอโนด A เทียบกับขาแคโธด K ไดโอดจะทำหน้าที่ปิดสวิทช์ของวงจร (ON) สภาวะการทำงานแบบนี้เรียกว่า (Forward Bias) ในทางตรงกันข้ามถ้าไฟบวกจ่ายเข้าที่ขาแคโธดเทียบกับขาแอโนดไดโอดจะเปิดสวิทช์ของวงจร (OFF) การทำงานแบบนี้เรียกว่าการ (Revers Bias)

ลักษณะการทำงานของไอโอด

การไบอัสไดโอด

ไดโอดเป็นสารกึ่งตัวนำในการทำงานจำเป็นต้องอาศัยแรงดันถายนอกเข้ามาโดยจะต้องจ่ายแรงดันให้ถูกต้อง แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้ไดโอดเรียกว่า แรงดันไบอัส (Bias Voltage)

ไบอัสตรง (Forward Bias)

การจัดไบอัสตรงให้กับไดโอดเป็นการต่อไฟบวกเข้ากับสาร P (ขาA) ไฟลบเข้ากับสาร N (ขาK) ของไดโอด ซึ่งอิเล็กตรอนอิสระจะถูกผลักออกจากส่วนสาร N เนื่องจากอิทธิพลของขั้วลบของแหล่งจ่ายแรงดัน และถูกดึงไปยังขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า การไหลของอิเล็กตรอนนี่จะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อขนาดแหล่งจ่ายของแรงดันมากพอที่จะเอาชนะกำแพงแรงดันที่อยู่บริเวณรอยตต่อ สารชนิดซิลิกอนไดโอดแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าเท่ากับ 0.6V หรือมากกว่า ในขณะที่เยอรมันเนียมไดโอดเท่ากับ 0.2V หรือมากกว่า

ลักษณะการจัดไบอัสตรง

ไบอัสกลับ (Revers Bias)

การจัดไบอัสกลับให้กับไดโอดเป็นการต่อแหล่งจ่ายไฟบวกเข้ากับสาร N (ขาK) ต่อไฟลบเข้ากับสาร P (ขาA) การต่อลักษณะนี้ทำให้อิเล็กตรอนอิสระในสาร N ถูกเคลื่อนที่ไปยังขั้วบวกขณะเดียวกันกับโฮลก็จะถูกดึงจากขั้วลบเช่นกัน ด้วยเหตุผลดังกล่าวจึงทำให้บริเวณรอยต่อขยายกว่างมากขึ้นจนทำให้แรงดันภายในมีค่าเท่ากับแรงดันไฟฟ้าที่แหล่งจ่าย แต่ในขั้วตรงกันข้าม จึงส่งผลให้ไดโอดไม่นำกระแส

การจัดไบอัสกลับ

กราฟแสดงลักษณะคุณสมบัติของไดโอด

จากกราฟคุณสมบัติไดโอดเมื่อจ่ายแรงดันไบอัสตรงให้กับไดโอดในช่างเริ่มแรกไดโอดจะไม่นำกระแสเพราะแรดดันไบอัสยังไม่สามารถทำลาย โพเทนเชียล (แรงดันดันไฟตกคร่อม PN) เราต้องจ่ายแรดดันไฟฟ้าไบอัสตรงให้เท่ากับหรือมากกว่าแรงดันตกคร่อมสาร PN ไดโอดถึงจะเริ่มนำกระแสเช่น เยอรมันเนียมไดโอดต้องจ่ายแรงดัน 0.2V ซิลิกอนไดโอดต้องจ่ายแรงดัน 0.6V

ในทำนองเดียวกันเมื่อจ่ายแรงดันไบอัสกลับให้กับไดโอดจจะไม่มีกระแสไหลในวงจรจะมีเพียงกระแสรั่วไหลซึ่งเป็นค่าน้อยมากระดับไมโครแอมป์เปรียบเหมือนว่าไดโอดไม่นำกระแส แต่ถ้าเพิ่มแรงดันไบอัสกลับสูงขึ้นถึงจุดจุดหนึ่งเรียกว่า แรงดันพังทลาย (Breakdown Voltage) จะทำให้กระแสไหลผ่านไดโอดจำนวนมาก ซึ่งการใช้งานทั่วไปจะไม่ยอมให้แรงดันไบอัสกลับเกินกว่าแรงดันพังทลาย

กราฟคุณสมบัติไดโอด

>>วิธีการตรวจวัดไดโอด



อ้างอิงแหล่งที่มาจาก: 

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

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