Transcript ไดโอดกำลัง (Power Diode)

Basic Electronics for Automation Engineering
Student Name:Thanik Kittisattayakul
Student ID: 53010690 (2S)
Program: Automation Engineering
Homework no.: 1
Date of Assignment: May 31, 2011
Date of Submission: June 5, 2011
ไดโอด
(diode)
• เป็ นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดสองขั้ว ที่ออกแบบและควบคุมทิศ
ทางการไหลของประจุไฟฟ้ า มันจะยอมให้กระแสไฟฟ้ าไหลในทิศทาง
เดียว และกั้นการไหลในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อกล่าวถึงไดโอด มักจะ
หมายถึงไดโอดที่ทามาจากสารกึ่งตัวนา (Semiconductor diode) ซึ่งก็คือ
ผลึกของสารกึ่งตัวนาที่ต่อกันได้ข้วั ทางไฟฟ้ าสองขั้ว ส่วนไดโอดแบบ
หลอดสุ ญญากาศ (Vacuum tube diode) ถูกใช้เฉพาะทางในเทคโนโลยี
ไฟฟ้ าแรงสูงบางประเภท เป็ นหลอดสุ ญญากาศที่ประกอบด้วยขั้วอิเล็ด
โทรดสองขั้ว ซึ่งจะคือแผ่นตัวนา (plate) และแคโทด (cathode)
ชนิดของไดโอด (diode)
ไดโอด แบ่งเป็ น 2 ชนิด ได้แก่ ไดโอดแบบสารกึ่งตัวนา (Semiconductor diode)
- ไดโอดเปล่งแสงหรื อแอลอีดี (Light Emitting Diode ; LED)
- โฟโตไดโอด (Photo Diode)
- ไดโอดกาลัง (Power Diode)
- ไดโอดวาแรกเตอร์หรื อวาริ แคป (Varactor or Varicap
Diode)
- ซี เนอร์ ไดโอด (Zener Diode)
และไดโอดแบบหลอดสุ ญญากาศ (Vacuum tube diode) ใช้เฉพาะทางใน
เทคโนโลยีไฟฟ้ าแรงสูงบางประเภท
ไดโอดเปล่งแสงหรือแอลอีดี(Light Emitting Diode ; LED)
LED เป็ นไดโอดที่ใช้สารประเภทแกลเลี่ยมอาร์ เซ็นไนต์ฟอสไฟต์ (Gallium
Arsenide Phosphide ; GaAsP) หรื อสารแกลเลี่ยมฟอสไฟต์ (Gallium Phosphide ;
GaP) มาทาเป็ นสารกึ่งตัวนาชนิด p และ n แทนสาร Si และ Ge สารเหล่านี้มี
คุณลักษณะพิเศษ คือ สามารถเรื องแสงได้เมื่อได้รับไบอัสตรง การเกิดแสงที่ตวั LED
นี้เราเรี ยกว่า อิเล็กโทรลูมินิเซนต์ (Electroluminescence) ปัจจุบนั นิยมใช้ LED
แสดงผลในเครื่ องมืออิเล็กทรอนิกส์ เช่น เครื่ องคิดเลข, นาฬิกา เป็ นต้น
โฟโตไดโอด หรือ ไดโอดรับแสง (Photo Diode)
โฟโตไดโอด เป็ นไดโอดที่อาศัยแสงจากภายนอกผ่านเลนซ์ ซึ่ งฝังตัวอยู่
ระหว่างรอยต่อ p-n เพื่อกระตุน้ ให้ไดโอดทางาน การต่อโฟโตไดโอดเพื่อใช้งานจะ
เป็ นแบบไบอัสกลับ ทั้งนี้เพราะไม่ตอ้ งการให้โฟโตไดโอดทางานในทันทีทนั ใด แต่
ต้องการให้ไดโอดทางานเฉพาะเมื่อมีปริ มาณแสงสว่างมากพอตามที่กาหนดเสี ยก่อน
กล่าวคือ เมื่อเลนซ์ของโฟโตไดโอดได้รับแสงสว่างจะเกิดกระแสรั่วไหล ปริ มาณ
กระแสรั่วไหลนี้เพิ่มขึ้นตามความเข้มของแสง มักใช้กบั วงจรตรวจจับสัญญาณ หรื อ
ในวงจรควบคุมระยะไกล หรื อที่เรี ยกว่า รี โมท
ไดโอดกำลัง (Power Diode)
ไดโอดกาลัง เป็ นไดโอดที่ออกแบบให้บริ เวณรอยต่อมีช่วงกว้างมากกว่าไดโอด
ทัว่ ไป เพื่อนาไปใช้กบั งานที่มีกาลังไฟฟ้ าสู ง กระแสสู งและทนต่ออุณหภูมิสูงได้ เช่น
ประกอบเป็ นวงจรเรี ยงกระแส ในอิเล็กทรอนิกส์กาลัง เป็ นต้น จะเห็นได้วา่ เมื่อพิกดั
กระแสไฟฟ้ ามีค่าหลายร้อยแอมแปร์ ทาให้ไดโอดมีอุณหภูมิขณะทางานสู ง โดยทัว่ ไปจึง
นิยมใช้ร่วมกับตัวระบายความร้อน (Heat Sinks)เพื่อเพิ่มพื้นที่ระบายความร้อนภายในตัว
ไดโอดกาลัง
ไดโอดวำแรกเตอร์ หรือวำริแคป (Varactor or Varicap Diode)
ไดโอดวาแรกเตอร์หรื อวาริ แคปเป็ นไดโอดที่มีลกั ษณะ
พิเศษ คือ สามารถปรับค่าคาปาซิ แตนซ์เชื่อมต่อ (Ct) ได้โดยการ
ปรับค่าแรงดันไบอัสกลับ ไดโอดประเภทนี้มีโครงสร้างเหมือนกับ
ไดโอดทัว่ ไป ขณะแรงดันไบอัสกลับ (Reverse Bias Voltage ; Vr)
มีค่าต่า Depletion Region จะแคบลงทาให้ Ct ตรงรอบต่อมีคา่ สูง
แต่ในทางตรงข้ามถ้าเราปรับ Vr ให้สูงขึ้น Depletion Region จะ
ขยายกว้างขึ้น ทาให้ Ct มีค่าต่า จากลักษณะดังกล่าว เราจึงนาวาริ
แคปไปใช้ในวงจรปรับความถี่ เช่น วงจรจูนความถี่อตั โนมัติ
(Automatic Fine Tunning ; AFC) และวงจรกรองความถี่ซ่ ึ งปรับ
ช่วงความถี่ได้ตามต้องการ (Variable Bandpass Filter) เป็ นต้น
ซีเนอร์ ไดโอด (Zener Diode)
ซี เนอร์ไดโอดเป็ นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนาที่นากระแสได้เมื่อได้รับไบอัสกลับ
และระดับแรงดันไบอัสกลับที่นาซี เนอร์ ไดโอดไปใช้งานได้เรี ยกว่า ระดับแรงดัน
พังทลายซี เนอร์ (Zener Breakdown Voltage ; Vz) ซี เนอร์ไดโอดจะมีแรงดันไบอัสกลับ
(Vr)น้อยกว่า Vz เล็กน้อย ไดโอดประเภทนี้เหมาะที่จะนาไปใช้ควบคุมแรงดันที่โหลด
หรื อวงจรที่ตอ้ งการแรงดันคงที่ เช่น ประกอบอยูใ่ นแหล่งจ่ายไฟเลี้ยง หรื อโวลเทจเรกูเล
เตอร์
กำรตรวจสอบไดโอด
เราสามารถตรวจสอบได้วา่ การต่อไดโอดของเราเป็ นความต้านทานด้าน
ฟอร์เวิร์ด หรื อ ความต้านทานด้านรี เวิร์ด โดยใช้มลั ติมิเตอร์ ถ้าเป็ นแบบฟอร์เวิร์ด
ค่าความต้านทานที่อ่านได้จะมีค่าอยูใ่ นช่วง 1-200 โอห์ม (ความต้านทานต่า) แต่ถา้
เป็ นแบบรี เวิร์ด ค่าความต้านทานที่อ่านได้จะอยูใ่ นช่วง 0.5-300 เมกะโอห์ม (ความ
ต้านทานสูง)
ความต้านทานด้านรี เวิร์ด
ความต้านทานด้านฟอร์เวิร์ด
หมำยเหตุ มัลติมิเตอร์ ที่ใช้ ข้วั บวกจะให้ เอำต์ พุตลบ (–) ขั้วลบจะให้ เอำต์ พุตบวก (+)