ความรู้พื้นฐานทางวิศวกรรมไฟฟ้า(252282) วงจรอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น ความรู้พื้นฐานทางวิศวกรรมไฟฟ้า(252282) วงจรอิเล็กทรอนิกส์เบื้องต้น กสิณ ประกอบไวทยกิจ ห้องวิจัยการออกแบบวงจรด้วยระบบคอมพิวเตอร์(CANDLE) ภาควิชาวิศวกรรมไฟฟ้า คณะวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

วัตถุประสงค์ มีความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับสารกึ่งตัวนำ เข้าใจการนำไฟฟ้าของสารกึ่งตัวนำ เข้าใจคุณสมบัติสารกึ่งตัวนำแบบ N และ P เข้าใจคุณสมบัติของไดโอด เข้าใจวงจรไดโอดอย่างง่าย อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับตัวนำไฟฟ้า

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับตัวนำไฟฟ้า

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับตัวนำไฟฟ้า

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับตัวนำไฟฟ้า - บอนด์(Bond) คือการยึดเหนี่ยวของอะตอม - โควาเลนซ์บอนด์ เป็นการยึดเหนี่ยวของอะตอมโดยใช้วาเลนซ์อิเล็กตรอน ร่วมกัน

ฟิสิกส์ของสารกึ่งตัวนำ - เยอรมันเนียม(Germanum) มีอิเล็กตรอนทั้งหมด 32 ตัว - ซิลิกอน(Silicon) มีอิเล็กตรอนทั้งหมด 14 ตัว ทั้งสองธาตุมีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 4 ตัว

โฮลและอิเล็กตรอนอิสระ - โฮล(Hole) มีลักษณะคล้ายประจุบวก แต่ไม่ใช่ เป็นช่องว่างที่ เกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนได้ รับพลังงานจากภายนอก ทำให้หลุดจากบอนด์

การไหลของกระแสในสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์ - ในอุณหภูมเท่ากันจำนวนอิเล็กตรอนอิสระ ของเยอรมันเนียมจะมากกว่าอิเล็กตรอน อิสระในซิลิกอน

การโด๊ป - การโด๊ป(Doping) กระบวนการเติมอะตอมของสารเจือปน(Impurity) ลงในสารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์(Intrinsic Semiconductor) เราเรียกสารพวกนี้ ว่าสารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธิ์(Extrinsic Semiconductor)

สารกึ่งตัวนำชนิด N เติมธาตุที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 5 ตัวลงไป เช่น สารหนู พลวง ฟอสฟอรัส ดังนั้นอะตอมของธาตุนี้จึงมีอิเล็กตรอนเหลืออยู่ 1 ตัว ซึ่งเมื่อได้รับพลังงาน จากภายนอกก็จะทำให้ธาตุเหล่านี้นำกระแสได้ทันที

สารกึ่งตัวนำชนิด P เติมธาตุที่มีวาเลนซ์อิเล็กตรอน 3 ตัวลงไป เช่น โบรอน อลูมิเนียม แกลเลี่ยม ดังนั้นอะตอมของธาตุนี้จึงมีโฮลมากกว่าจำนวนอิเล็กตรอน ซึ่งเมื่อได้รับ พลังงานจากภายนอกก็จะทำให้ธาตุเหล่านี้นำกระแสได้ทันที

หัวต่อ P-N ที่บริเวณรอยต่อเนื้อสาร N และ P จะเกิดการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและ โฮลผ่านรอยต่อเข้าหากัน เกิดเป็นช่วงรอยต่อที่เรียกว่า ช่วงดีพลีชั่น (De- pletion region) ก่อนที่จะเกิดรอยต่อ ทั้งสาร N และ P จะมีค่าไฟฟ้าเป็น กลาง แต่หลังจากเกิดช่วงดีพลีชั่นจะเกิดลักษณะดังรูป

การไหลของกระแสเมื่อให้ไบแอสตรง

การไหลของกระแสเมื่อให้ไบแอสกลับ

คุณสมบัติของไดโอด

คุณสมบัติของไดโอด

การนำเอาไดโอดไปใช้งาน

วงจรเรคติไฟเออร์ (Rectifier) สัญญาณกระแสไฟฟ้าสลับให้เป็นสัญญาณไฟฟ้ากระแสตรง วงจรฮาล์ฟเวฟเรคติไฟเออร์ (Half Wave Rectifier)

วงจรเรคติไฟเออร์ (Rectifier)

วงจรเรคติไฟเออร์ (Rectifier) ข้อเสียของวงจรฮาล์ฟเวฟเรคติไฟเออร์ - จ่ายกระแสให้โหลดที่มีจำนวนไม่มาก - ทำให้ประสิทธิภาพของหม้อแปลงลดลงเนื่องจากเกิดการอิ่มตัว ในแกนเหล็ก - Output มีการกระเพื่อมสูงมาก

วงจรเรคติไฟเออร์ (Rectifier) วงจรบริดส์เรคติไฟเออร์ (Bridge Rectifier)

วงจรเรคติไฟเออร์ (Rectifier)

วงจรเรคติไฟเออร์ (Rectifier)

วงจรเรคติไฟเออร์ (Rectifier) การต่อตัวเก็บประจุเข้าไปจะทำให้เราได้สัญญาณที่มีความเรียบ ใกล้เคียงสัญญาณกระแสตรงมากยิ่งขึ้น

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์อื่น ๆ Thyristor Transistor