Transcript ไดโอดในทางปฏิบัติ (Practical Diode)

Electronic 1
ไดโอด
ประเภทของไดโอด
1. จังชัน
่ ไดโอด
2. ซีเนอรไดโอด
์
3. ไดโอดวาแรกเตอร ์
4. แอลอีด ี
5. โฟโตไดโอด
้
6. ไดโอดกาลัง
ไดโอด (Diode) /จังชัน
่ ไดโอด
ไดโอด เป็ นอุปกรณที
่ าจากสารกึง่ ตัวนา p-n เชือ
่ มตอกั
่ นจ
์ ท
สามารถควบคุมให้กระแสไฟฟ้าจากภายนอกไหลผานได
ทิ
่
้ ศท
ประกอบดวยขั
ว้ 2 ขัว้ คือ แอโนด (Anode ; A) ซึง่ ตออยู
กั
้
่
่ บ
ชนิด p และ แคโธด (Cathode ; K) ซึง่ ตออยู
กั
่
่ บสารกึง่ ตัวนาชน
พาหะส่วนใหญของแท
ง่ P คือ โฮล
่
พาหะส่วนใหญของแท
ง่ N คือ อิเล็กตรอน
่
ดีพลีชน
่ ั โซน (Depletion Zone)
เขตปลอดพาหะบริเวณรอยตอ
่ P-N
บารริ์ เออรโพเทนเชี
ยล (Barrier Potential)
์
การให้ไบอัส
1.ฟอรเวิ
ส (Forward Bias)
์ รดไบอั
์
การไบอัสตรง คือจายไฟขั
ว้ บวกเขาทางด
านพี
และ
่
้
้
ไฟขัว้ ลบเขาทางด
านเอ็
น
้
้
ส (Reversed Bias)
2. รีเวิรสไบอั
์
การไบอัสกลับ คือจายไฟขั
ว้ บวกเขาทางด
านเอ็
นและ
่
้
้
ไฟขัว้ ลบเขาทางด
านพี
้
้
กระแสรัว่ ไหล
กระแสทีไ่ หลผานดี
พลีชน
่ ั โซน ในรีเวิรสไบอั
ส เกิด
่
์
จากกระแสพาหะส่วนน้อยของแตละชั
น
้ สารพยายามจะ
่
ดึงซึง่ กันและกันตรงเขตรอยตอ
่ โดยทัว่ ไปจะมี
ปริมาณเล็กน้อยเทานั
ตามเมือ
่ อุณหภูม ิ
่ ้น อยางไรก็
่
เพิม
่ ขึน
้ จะเป็ นผลให้กระแสพาหะส่วนน้อยเพิม
่ ขึน
้ ดวย
้
ไดโอดในอุดมคติ (Ideal Diode)
มีลก
ั ษณะเหมือนสวิตชที
่ ามารถนากระแสไหลผานได
่
้
์ ส
ในทิศทางเดียว ถาต
้ อขั
่ ว้ แบตเตอรีใ่ ห้เป็ นแบบไบอัส
ตรงไดโอดจะเปรียบเป็ นเสมือนกับสวิตชที
่ ิ ด (Close
์ ป
Switch) หรือไดโอดลัดวงจร (Short Circuit) Id ไหลผาน
่
ไดโอดได้ แตถ
่ าต
้ อขั
่ ว้ แบตเตอรีแบบไบอัสกลับ
ไดโอดจะเปรียบเป็ นเสมือนสวิตชเปิ
์ ด (Open Switch) หรือ
เปิ ดวงจร (Open Circuit) ทาให้ Id เทากั
่ บศูนย ์
ไดโอดในทางปฏิบต
ั ิ (Practical Diode)
ไดโอดในทางปฏิบต
ั ม
ิ ก
ี ารแพรกระจายของพาหะส
่
่ วน
น้อยทีบ
่ ริเวณรอยตออยู
จ
่
่ านวนหนึ่ง ดังนั้น ถาต
้ อ
่
ไบอัสตรงให้กับไดโอดในทางปฏิบต
ั ก
ิ ็จะเกิด
แรงดัน
เสมือน (Ge >= 0.3V ; Si >= 0.7V ) ซึง่ ตานแรงดั
นไฟฟ้าทีจ
่ าย
้
่
เพือ
่ การไบอัสตรง
ลักษณะสมบัตข
ิ องไดโอด
คุณลักษณะดานฟอร
เวิ
้
์ รด
์
• ถาต
สตรงให้กับไดโอดในทางปฏิบต
ั ก
ิ ็จะเกิด
้ อไบอั
่
แรงดันเสมือน (Ge >= 0.3V ; Si >= 0.7V) ซึง่ ตาน
้
แรงดันไฟฟ้าทีจ
่ ายเพื
อ
่ การไบอัสตรง ขนาดของ
่
แรงดันเสมือนจึงเป็ นตัวบอกจุดทางาน ดังนั้น จึง
เรียก "แรงดันเสมือน" อีกอยางหนึ
่งวา่ "แรงดันใน
่
การเปิ ด" (Turn-on Voltage ; Vt ) ไดโอดจะยังไมน
่ ากระแส
จนกวาแรงดั
นจากภายนอกจะมีคาสู
่
่ งกวา่ แรงดัน
เสมือน กระแสจะเพิม
่ ขึน
้ หรือไดโอดนากระแส จุด
ดังกลาวเรี
ยกวา่ นีโวลเตจ (Knee Voltage) (VK) หรือ คัท
่
อินโวลเตจ (VR) _____
• กระแสฟอรเวิ
น
้ อยูกั
่ ายและตั
ว
่ บแรงดันทีจ
่
์ รดจะขึ
์
ตานทานที
ต
่ ออนุ
กรม
้
่
IF = VS - VK
คุณลักษณะดานฟอร
เวิ
้
์ รด
์
กรณีไบอัสกลับ Depletion Region จะขยายกวางขึ
น
้
้
แตก็
ร่ อยตออยู
่ ยงั มีพาหะขางน
้
้ อยแพรกระจายที
่
่
่
จานวนหนึ่ง เรียกวา่ กระแสรัว่ ไหล (Leakage
Current) เมือ
่ เพิม
่ แรงดันไฟฟ้าขึน
้ เรือ
่ ยๆ กระแส
รัว่ ไหลจะเพิม
่ ขึน
้ จนถึงจุดทีไ่ ดโอดนากระแส
เพิม
่ ขึน
้ มาก ระดับกระแสทีจ
่ ุดนี้ เรียกวา่
"กระแสอิม
่ ตัวยอนกลั
บ" (Reverse Saturation Current ; Is )
้
แรงดันไฟฟ้าทีจ
่ ุดนี้ เรียกวา่ แรงดันพังทลาย
(Breakdown Voltage) และถาแรงดั
นไบอัสกลับสูงขึน
้
้
จนถึงจุดสูงสุดทีไ่ ดโอดทนได้ เราเรียกวา่
"แรงดันพังทลายซีเนอร"์ (Zener Breakdown Voltage ; Vz)
ถาแรงดั
นไบอัสกลับสูงกวา่ Vz จะเกิดความรอน
้
้
อยางมากที
ร่ อยตอของไดโอด
ส่งผลให้ไดโอด
่
่
เสี ยหายหรือพังได้ แรงดันไฟฟ้าทีจ
่ ุดนี้เรา
ตัวลูกศรเป็ นสั ญลักษณแทนสารกึ
ง่ ตัวนาชนิด P ซึง่
์
เป็ นขัว้ อาโนด (ขัว้ บวก) ของไดโอด ลูกศรจะชีใ้ น
ทิศทางทีโ่ ฮลเคลือ
่ นที่ ส่วนขีดคัน
่ เป็ นสารกึง่ ตัวนา
ชนิด N ซึง่ เป็ นขัว้ คาโถด (ขัว้ ลบ) ดังนั้นเราจะสามารถ
พิจารณาวา่ ไดโอดถูกไบแอสตรงหรือไบแอสกลับได้
งาย
ๆ โดยพิจารณาดูวาถ
่
่ าขั
้ ว้ อาโนดมีศักดาไฟฟ้า
เป็ นบวกมากกวาคาโถดแล
ว
่
้ ไดโอดจะถูกไบแอสตรง
ถาขั
้ ว้ อาโนดมีศักดาไฟฟ้าเป็ นบวกน้อยกวา่ คาโถดก็
แสดงวาไดโอดถู
กไบแอสกลับ
่
•
ผลของอุณหภูมิที่มีต่อไดโอด
เมือ
่ อุณหภูมเิ ปลีย
่ นแปลงจะมีผลตอลั
ิ าง
่ กษณะสมบัตท
แรงดันและกระแสของไดโอด เนื่องจากสารกึง่ ตัวนา
จะมีจานวนโฮล และอิเล็กตรอนอิสระทีข
่ น
ึ้ อยูกั
่ บ
อุณหภูมส
ิ ่ิ งแวดลอมด
วย
ดังนั้นในการออกแบบวงจร
้
้
จาเป็ นตองทราบว
ากระแสไดโอดเมื
อ
่ ไบแอสกลับ จะ
้
่
เปลีย
่ นแปลงอยางไรกั
บอุณหภูม ิ และแรงดันครอม
่
่
ไดโอดขณะไบแอสตรงจะเปลีย
่ นแปลงอยางไรกั
บ
่
อุณหภูมเิ มือ
่ กระแสทีไ่ หลผานไดโอดมี
คาคงที
่
่
่
กราฟคุณลักษณะของไดโอด
านทานไดโอด
การหาคาความต
(RD)
้
่
1.ความตานทานไฟตรง
(DC Resistance)
้
RD = Vx
Ix
2.ความตานทานไฟสลั
บ (AC Resistance)
้
rD = V
___
I
การตรวจสอบไดโอด
การตรวจสอบโดยใช้มัลติมเิ ตอร ์ ซึง่ สามารถ
ตรวจสอบไดโอดปกติ ไดโอดซอรต
์ และไดโอดขาด
ได้ โดยเราตองตั
ง้ ยานวั
ดของมัลติมเิ ตอรไปที
่ RX1
้
่
์
แลวท
ไ่ ดคื
้ าการวัดโดยการสลับสายการวัดดวยผลที
้
้ อ
ไดโอดปกติ
เข็มขึน
้ 1 ครัง้ ไมขึ
้ 1 ครัง้
่ น
ไดโอดชอรตเข็
้ ทัง้ 2 ครัง้
์ มจะขึน
ไดโอดขาด เข็มจะไมขึ
้ ทัง้ 2 ครัง้
่ น
การนาโอดไปใช้งาน
วงจรเรียงกระแส
ป้องกันกระแสยอนกลั
บ
้
วงจร
วงจรทวีแรงดัน
วงจรขลิบสั ญญาณ