Transcript PowerPoint อิเลกทรอนิกส์

อิเลกทรอนิกส์
โดย
ครูบรรจบ พิสุทธิพนั ธุ์
กลุ่มสาระการเรียนรู้วทิ ยาศาสตร์
โรงเรียนมหาวชิราวุธ จังหวัดสงขลา
ประเภทของไฟฟ้า
1.ไฟฟ้าสถิต (Static Electricity) เกิดจากการเสียดสีของวัตถุต่าง
ชนิดกัน ทาให้ อเิ ลกตรอนจากวัตถุชนิดที่ 1 ถ่ ายไปยังวัตถุชนิดที่
2 ทาให้ วตั ถุชนิดที่ 1 มีประจุไฟฟ้าเป็ นบวก อีกชนิดที่ 2 มีประจุ
ไฟฟ้าเป็ นลบ
2. ไฟฟ้ ากระแส ( Current Electricity)เกิดจาก อิเลกตรอน
เคลือ่ นที่จากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่งเรื่อย ๆ ทาให้ เกิด
กระแสไฟฟ้าไหลในทิศทางตรงข้ ามกับการไหลของอิเลกตรอน
สมบัติการนาไฟฟ้าของสาร
1.ตัวนาไฟฟ้า( Conductor ) สารที่ยอมให้ กระแสไหลผ่ านได้
2.ฉนวนไฟฟ้า( Insulator ) สารที่ไม่ ยอมให้ กระแสไฟฟ้าไหล
ผ่ าน
3.สารกึ่งตัวนา ( Semiconductor )สารกึ่งตัวนาในสภาวะปรกติ
นาไฟฟ้าได้ ดีกว่ าฉนวนแต่ นาไฟฟ้าได้ น้อยกว่ าตัวนาไฟฟ้า
ส่ วนใหญ่ เป็ นธาตุก่ ึงโลหะ(Metalloid) ได้ แก่ ซิลิคอน (Si)
เจอร์ มิเนียม(Ge) ซึ่งมีอิเลกตรอนวงนอกสุดเท่ ากับ 4 ธาตุ
นีป้ รกติมีความต้ านทานสูงมาก จึงนาไฟฟ้าได้ น้อย
การเพิ่มสมบัติการนาไฟฟ้าของสารกึง่ ตัวนาบริ สทุ ธิ์
สารกึ่งตัวนาปรกติมีความต้ านทานสูงได้ แก่ ซิลิคอน และเจอร์ มิ
เนียม มีเวเลนซ์ อิเลกตรอนเท่ ากับ 4 นาไฟฟ้าได้ น้อยแต่ ถ้า
เติมธาตุอ่ ืนลงไปทาให้ กลายเป็ นสารกึ่งตัวนาไม่ บริ สุทธิ์
สามารถนาไฟฟ้าได้ ดีขนึ ้
ธาตุท่ เี ติมลงไปจะต้ องเป็ นอะตอมที่มีอเิ ลกตรอนวง
นอกเท่ ากับ 3 หรื อ 5 เท่ านัน้
1.เติมธาตุท่ มี ีเวเลนซ์ อิเลกตรอนเท่ ากับ 3 เช่ น โบรอน
อะลูมิเนียม แกลเลียม เมื่อรวมตัวกับสารกึ่งตัวนาเดิมทาให้
มีเวแลนซ์ อิเลกตรอนเท่ ากับ 7 ขาดอิเลกตรอน 1 ตัว จึงจะอยู่
ในสภาวะเสถียร จึงเกิดโฮล (hole) สามารถรับอิเลกตรอนได้อีก 1
ตัว สารชนิดนี้เรี ยกว่า สารกึ่งตัวนาชนิดพี(P- type semiconductor )มี
ประจุไฟฟ้ าเป็ นบวกเรี ยกว่าผูร้ ับอิเลกตรอน
2. เติมธาตุท่ มี ีเวแลนซ์ อิเลกตรอนเท่ ากับ 5 เช่ นฟอสฟอรัส
(p)อาร์ เซนิก หรือสารหนู(As) พลวง เรียกว่ าสารเจือปน
ผู้ให้ เมื่อเติมลงในสารกึ่งตัวนาบริสุทธิ์ทาให้ มีเวแลนซ์
อิเลกตรอนเป็ น 9 เกินมา 1 ตัว ซึ่งพร้ อมจะนาไฟฟ้าได้
หากได้ รับการกระตุ้น เรียกสารกึ่งตัวนาชนิดเอ็น( N - type
semiconductor ) มีประจุไฟฟ้าเป็ นลบ เรียกสารกึ่งตัวนา
ชนิดเอ็นว่ าสารผู้ให้ อเิ ลกตรอน
ความหมายของอิเลกทรอนิกส์
อิเลกทรอนิกส์ ( Electronics )หมายถึงการควบคุมหรือ
ออกแบบการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า ซึ่งมี
อุปกรณ์ หรือชิน้ ส่ วนอิเลกทรอนิกส์ เป็ นส่ วนประกอบของ
วงจร ทาหน้ าที่ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้า เพื่อให้
เกิดความเข้ าจึงเขียนความสัมพันธ์ ได้ ดงั รูป
สัญญาณอิเลกทรอนิกส์
1.สัญญาณอะนาล็อก( Analog Signal )เป็ นสัญญาณไฟฟ้าที่มี
ลักษณะต่ อเนื่องจากน้ อยไปมาก มีลักษณะเป็ นคลื่นคล้ าย
กับคลื่นที่เกิดจากการสะบัดเส้ นเชือก สัญญาณอะนาล็อก
ถูกรบกวนได้ ง่ายเช่ นคลื่นวิทยุ โทรทัศน์ ดังนัน้ การส่ ง
สัญญาณที่ต้องการความแม่ นยาจึงไม่ ใช้ สัญญาณอะ
นาล็อก
2.สัญญาณดิจติ อล( Digital Signal )เป็ นสัญญาณไฟฟ้าที่มี
ลักษณะเป็ นขัน้ บันไดถูกรบกวนได้ น้อยจึงนิยมใช้ ใน
ปั จจุบัน เช่ นกล้ องถ่ ายรูป โทรศัพท์ เครื่องซีดี
หัวแร้ งและตะกัว่ บัดกรี
หัวแร้ งและตะกั่วบัดกรี ใช้ สาหรับการบักรี เพื่อ
เชื่อมต่ อวงจรไฟฟ้า ตะกั่วบัดกรีเป็ นตะกั่วที่เป็ นโลหะผสม
ระหว่ างดีบุกกับตะกั่ว โดยมีดีบุกร้ อยละ 60 และตะกั่วร้ อย
ละ 40 โดยมวล ส่ วนหัวแร้ งที่ใช้ ในชัน้ เรียนเป็ นหัวแร้ งชนิด
แช่ ขนาด 10-30 วัตต์ เท่ านัน้ ซึ่งให้ ความร้ อนสูงมาก แต่ ใช้
สาหรับบัดกรีได้
ชิ ้นส่วนอิเลกทรอนิกส์
ตัวต้ านทาน(RESISTOR)
ตัวต้ านทานเป็ นตัวที่ทาหน้ าที่จากัดกระแสไฟฟ้าที่ไหล
ในวงจรตามทีได้ กาหนดเอาไว้ ซ่ งึ จะมีสัญลักษณ์ ท่ ีใช้ เป็ น
R และค่ าความต้ านทานมีหน่ วยวัดทางไฟฟ้าเป็ น Ω
(โอห์ ม)
ตัวเก็บประจุ (Capacitor)

ตัวเก็บประจุเป็ นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึง่ ที่ทาหน้ าที่
สะสมประจุไฟฟ้าหรื อคายประจุไฟฟ้าให้ กบั วงจรหรื ออุปกรณ์
อื่นๆ ตัวเก็บประจุบางชนิดจะมีขวั ้ คือขัวบวก
้
และขัวลบ
้ ดังนัน้
การต่อตัวเก็บประจุในวงจร ต้ องต่อให้ ถกู ขัว้ และต้ องทราบค่า
ของตัวเก็บประจุด้วยว่าเหมาะสมกับวงจร อิเล็กทรอนิกส์นนๆ
ั้
หรื อไม่ ซึง่ ค่ าความจุของตัวเก็บประจุจะมีหน่ วยเป็ น ฟารัด
( Farad ) ใช้ ตัวอักษรย่ อคือ F แต่ ตัวเก็บประจุท่ ใี ช้ กัน
ทั่วไปมักมีหน่ วยเป็ นไมโครฟารัด ( µ F ) ซึ่ง 1 F มีค่า
เท่ ากับ 10 6 µ F ตัวเก็บประจุมีด้วยกันหลายแบบหลาย
ขนาด แต่ละแบบจะมีความเหมาะสมกับงานที่แตกต่างกัน
ไดโอด(Diode)
ไดโอดเป็ นอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์ ท่ ที าจากสารกึ่งตัวนา ช่ วยควบคุม
ให้ กระแสไฟฟ้าจากภายนอกไหลผ่ านได้ ทศิ ทางเดียว และป้องกัน
กระแสไฟฟ้าไหลย้ อนกลับ จากอุปกรณ์ ประเภทขดลวดต่ างๆ ไดโอด
ประกอบด้ วยขัว้ 2 ขัว้ คือ แอโนด( Anode : A)ต้ องต่ อกับถ่ านไฟฉาย
ขัว้ บวก( +)และแคโทด(Cathode:K) ต้ องต่ อกับถ่ านไฟฉายขัว้ ลบ ( - )
การต่ อไดโอเข้ ากับวงจรต้ องต่ อให้ ถกู ขัว้ ถ้ าต่ อผิดขัว้ ไดโอดจะไม่ ยอม
ให้ กระแสไฟฟ้าไหลผ่ าน ทาให้ เครื่องใช้ ไฟฟ้าทางานในวงจรไม่ ได้ ซ่ งึ
สัญลักษณ์ ของไดโอดในวงจรไฟฟ้า เป็ น
ไดโอดบางชนิดเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่ านจะให้ แสงสว่ าง
ออกมา เราเรี ยกว่ าไดโอดเปล่ งแสง หรื อ แอลอีดี ( LED) ซึ่งย่ อ
มาจาก Light Emitting Diode และมีสัญลักษณ์ ในวงจรเป็ น
จากภาพจะเห็นว่ า LED มีขายื่นออกมาสองขา ขาที่สัน้ กว่ าคือ
ขัว้ แคโทด (ขัว้ ลบ) และขาที่ยาวกว่ าคือ ขัว้ แอโนด (ขัว้ บวก)
ไดโอดเปล่ ง แสงนีม้ ีลักษณะคล้ ายๆหลอดไฟเล็กๆ กินไฟน้ อย
และนิยมนามาใช้ งานอย่ างกว้ างขวาง เช่ น ไฟกะพริบตาม
เสียงเพลง ไฟหน้ าปั ดรถยนต์ ไฟเตือนในเครื่องใช้ ไฟฟ้าต่ างๆ ไฟ
ที่ใช้ ในการแสดงตัวเลขของเครื่ องคิดเลข เป็ นต้ น
ทรานซิสเตอร์ (Transistor)
ทรานซิสเตอร์ เป็ นอุปกรณ์อเิ ล็กทรอนิกส์ ทที่ าจากสารกึง่ ตัวนา ทรานซิสเตอร์ แต่
ละชนิดจะมี 3 ขา ได้ แก่
ขาเบส ( Base : B )ขาอิมติ เตอร์ ( Emitter : E ) ขาคอลเล็กเตอร์ ( Collector : C ) หากแบ่ ง
ประเภทของทรานซิสเตอร์ ตามโครงสร้ างของสารทีน่ ามาใช้ จะแบ่ งได้ 2 แบบ คือ
1) ทรานซิสเตอร์ ชนิด พีเอ็นพี ( PNP ) มีสัญลักษณ์ ในวงจรเป็ น เป็ นทรานซิสเตอร์ ทจี่ ่ ายไฟ
เข้ าทีข่ าเบสให้ มคี วามต่ างศักย์ ต่ากว่ าขาอิมติ เตอร์
2) ทรานซิสเตอร์ ชนิด เอ็นพีเอ็น ( NPN ) มีสัญลักษณ์ ในวงจรเป็ น เป็ นทรานซิสเตอร์ ที่
จ่ ายไฟเข้ าทีข่ าเบสให้ มคี วามต่ างศักย์ สูงกว่ าขาอิมติ เตอร์
ทรานซิสเตอร์ เป็ นอุปกรณ์ ซึ่งถูกควบคุมด้ วยกระแสไฟฟ้ าทีผ่ ่ านขา B หรือเรียกว่ า กระแส
เบส นั่นคือ เมือ่ กระแสเบสเปลีย่ นแปลงเพียงเล็กน้ อยก็จะทาให้ กระแสไฟฟ้ าในขา E (กระแส
อิมติ เตอร์ ) และกระแสไฟฟ้ าในขา C (กระแสคอลเล็กเตอร์ ) เปลีย่ นแลงไปด้ วย ซึ่งทาให้
ทรานซิสเตอร์ ทาหน้ าทีเ่ ป็ นสวิตช์ ปิดหรือเปิ ดวงจร โดยถ้ าไม่ มกี ระแสไฟฟ้ าผ่ านขา B ก็จะ
ทาให้ ไม่ มกี ระแสไฟฟ้ าผ่ านขา E และ C ด้ วย ซึ่งเปรียบเสมือนปิ ดไฟ (วงจรเปิ ด) แต่ ถ้าให้
กระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้ อยผ่ านขา B จะสามารถควบคุมกระแสไฟฟ้ าทีม่ ากกว่ าให้ ผ่าน
ทรานซิสเตอร์ แล้ วผ่ านไปยังขา E และผ่ านไปยังอุปกรณ์ อนื่ ทีต่ ่ อจากขา C
ไอซี หรือซิลิคอนชิป
ไอซี หรื อซิลิคอนชิป เป็ นแผงวงจรรวมที่นาอุปกรณ์ อิเล็กทรอนิกส์
ชนิดต่ างๆ มาใส่ ไว้ ด้วยกันในแผงวงจรขนาดเล็ก แบ่ งประเภทตาม
การใช้ งานได้ 3 ประเภท คือ
- ใช้ สาหรั บบันทึกข้ อมูล เช่ น บัตรถอนเงิน (ATM) บัตรโทรทัศท์
โทรศัพท์ มือถือ เป็ นต้ น
- ใช้ สาหรั บการบันทึกข้ อมูลและสั่งงาน ซิลิคอนชิปประเภทนีจ้ ะถูก
บรรจุในวงจรของเครื่ องใช้ ไฟฟ้าและอุปกรณ์ ท่ มี ีปมหรื
ุ่ อ
โปรแกรมควบคุมการทางานของเครื่อง เช่ น เครื่องซักผ้ าอัตโนมัติ
เครื่องเล่ นซีดี ไมโครเวฟ หรื อในการแพทย์ ได้ นาซิลิคอนชิปประเภทนี ้
บรรจุในเครื่องกระตุ้นหัวใจเทียม เพื่อไปกระตุ้นหัวใจผู้ป่วยให้ มีอัตรา
การเต้ นของหัวใจคงที่
- ใช้ สาหรั บการบันทึกข้ อมูลและประมวลผล ซิลิคอนชิปประเภทนี ้
ช่ วยในการเก็บข้ อมูล และเรี ยกดูข้อมูลเหล่ านัน้ ได้ อย่ างรวดเร็ว เช่ น
เครื่ องคอมพิวเตอร์ กล้ องถ่ ายรู ปดิจติ อล เครื่ องอ่ านบาร์ โค้ ด เป็ นต้ น
แบบทดสอบ
จงตอบคาถามต่อไปนี้
1.ถ้าต้องการทาให้เจอร์เมเนียมกลายเป็ นตัวทาไฟฟ้ าขั้วบวกควรทา
อย่างไร
2. ถ้าต้องการทาให้ซิลิคอนกลายเป็ นตัวทาไฟฟ้ าขั้วลบควรทาอย่างไร
3.จงอธิบายหน้าที่ และสัญลักษณ์ของอุปกรณ์อิเลกไฟฟ้ าต่อไปนี้
1.ตัวต้านทาน
2.ตัวต้านทานปรับค่าได้
3.ไดโอด
4.ไดโอดเปล่งแสง
5.ทรานซีสเตอร์