Segment (ตัวแสดงผล 7 ส่วน)

ตัวแสดงผล 7 ส่วน หรือที่เราเรียกว่า 7 Segment เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ประเภท Display เช่นเดียวกับไดโอดแปลงแสง หรือ LED ตัว 7 Segment เองนั้นภายในก็คือ LED 7ตัว(หรือมากกว่า) มาต่อกันเป็นรูปตัวเลข 8 นั้นเองครับ ดังนั้นการใช้งาน 7 Segment จะเหมือนกับการใช้งาน LED นั้นเอง แต่จะแตกต่างกันอย่างไร รองดูนะครับ



ที่ตัว ส่วนแสดงผล 7 Segment จะมีชื่อกำกับอยู่ (อันนี้ต้องจำให้ได้นะครับ) โดยจะไล่จาก A,B, C, D, E, F, G และจุด เป็นต้น



การต่อ LED ภายในตัว7 Segment
7 Segment นั้นจะมีอยู่ 2 คอมมอนหลักๆ คือ แบบคอมมอน A (อาโนท) และแบบคอมมอนK (คาโทท)





การต่อแบบคอมมอน A เราจะใช้ขั้วลบ (-) ป้อนให้ที่ขา A - G ส่วนไฟบวก (+) จะมาป้อนที่จุดรวมของขา A
การต่อแบบคอมมอน K เราจะใช้ขั้วบวก (+) ป้อนให้ที่ขา A - G ส่วนไฟลบ (-) จะมาป้อนที่จุดรวมของขา K

จากรูปจะเห็นว่าเป็นการจำลองโดยการใช้ LED มาต่อกัน 8 ตัว จะได้เป็นเลข 8 แทนการใช้ 7 Segment ได้ครับ

การดูสัญลักษณ์การต่อภายใน 7 Segment
รูปดังกล่าวต่อไปนี้จะแสดงการต่อ LED ไว้ภายใน ซึ่งจะมีทั้งคอมมอน A และ K และแบบรวม โดยที่สัญลักษณ์ จะแสดงตำแหน่งของขา LED ไว้ให้ด้วย











การตรวสสอบขาของ 7-Segment (ถ้าไม่มี datasheet)
โดยปกติถ้าเราไปซื้อ 7 Segment ตามร้านทั่วๆไปนั้นเขาจะไม่มี datasheet ครับ ซึ่งจะต้องเป็นหน้าที่ของเราเองครับ ว่าจะต้องตรวจสอบตำแหน่งขา ตรวจสอบคอมมอนให้แน่ใจเสียก่อนครับ ซึ่งการตรวจสอบก็ไม่ได้ยากเย็นอะไรนักหรอกครับแต่ต้องใช้เวลาและความอดทนนิดหน่อยเท่านั้นเอง ( 7Segment บางขาก็ไม่ได้ใช้งานครับ) ซึ่งจะแนะนำวิธีที่ผมเคยใช้อยู่บ่อยๆดังนี้
1.การตรวจสอบโดยใช้มัลติมิเตอร์แบบเข็ม
จะใช้ย่านวัดโอห์มในการวัด โดยปรับย่านวัดไปที่ X1 ก่อน จากนั้นใช้ที่วัด วัดไปที่ขาของ 7 segment เรื่อยๆ จนกว่าจะเจอว่าขาอะไรเป็นขารวม หรือขาคอมมอน หากแน่ใจแล้วว่าขาที่ได้เป็นขาคอมมอน ให้ดูที่มิเตอร์ว่าขาคอมมอนของเรานั้นต่อกับสายสีอะไรของมัลติมิเตอร์
ถ้าต่ออยู่กับสายสีดำ แสดงว่าเป็นคอมมอน A
ถ้าต่ออยู่กับสายสีแดง แสดงว่าเป็นคอมมอน K
** การจ่ายไฟของย่านวัดค่าโอห์มจะจ่ายสลับขั้วกัน
จากนั้นเมื่อเราหาได้แล้ว เราก็ทำการหาขาทีเหลือคือ ขา A - G และ จุด ต่อไปได้ไม่ยากเลย

2. การตรวจสอบโดยใช้ถ่านไฟฉายธรรมดานี่หละ
เราจะใช้ไฟประมาณ 3V ในการตรวจสอบ โดยทำแบบเดียวกับการใช้มิเตอร์ คือต้องหาขาร่วมให้ได้ก่อน และเมื่อแน่ใจแล้วว่าได้ขาร่วมหรือขาคอมมอนแล้วดูที่สายไฟว่าต่ออยู่กับขั้วไปอะไร
ถ้าต่ออยู่กับขั้วบวก(+) แสดงว่าเป็นคอมมอน A
ถ้าต่ออยู่กับขั้วลบ(-) แสดงว่าเป็นคอมมอน K
** ซึ่งจะกลับกับขั้วของมัลติมิเตอร์
จากนั้นเมื่อเราหาได้แล้ว เราก็ทำการหาขาทีเหลือคือ ขา A - G และ จุด ต่อไปได้ไม่ยากเลย
การเลือกซื้อ 7 Segment มาใช้งานนั้นต้องบอกผู้ขายหรือคำนึงถึงส่วนต่างๆดังนี้
1.จะใช้แบบกี่หลัก คือว่าจะใช้กี่ตัวต่อกัน
2. ขาที่ต้องการใช้กี่ขา เพราะ 7 Segment จะมีทั้งแบบรวมขาและแยกขาตามที่ได้กล่าวมาแล้ว
3. สีที่ต้องการ อันนี้ก็แล้วแต่จะเลือกก็แล้วกันครับ
4. ต้องการคอมมอนอะไร อันนี้สำคัญครับ เพราะในการออกแบบเราต้องระบุไปก่อนว่าจะออกแบบโดยใช้ 7 Segment แบบ คอมมอนอะไร
5. ความสูงหรือขนาดนั้นเอง โดยปกติแล้ว ตัว 7 Segment จะบอกความสูงของตัวเลขเป็นนิ้วครับ เช่น 0.4" หรือ 0.56" เป็นต้น

ดอทเมตริกซ์ (Dot Matrix)

ดอทเมตริกซ์ (Dot Matrix) เป็นอุปกรณ์แสดงผล แบบเดียวกับ LED ครับ คือว่ากันไปแล้วคือการนำเอา LED หลายตัวมาต่อเรียงกัน เป็นหลัก เป็นแถว เท่านั้นเองครับ ซึ่งเราจะเห็นการใช้งานดอมเมตริกซ์ในการทำป้ายไฟวิ่งครับ โดยเราจะนำเอาดอทเมตริกซ์ หลายๆตัวมาต่อกัน แล้วเขียนโปแกรมผ่านไมโครคอนโทลเลอร์ หรือ คอมพิวเตอร์ผ่านวงจรขับดอทเมตริกซ์ เราก็สามารถทพไฟวิ่ง ได้แล้วครับ แต่ตอนนี้เรามทำความรู้จักกับดอทเมตริกซ์กันก่อนดีกว่า



อย่างที่เรารู้แล้วว่าดอทเมตริกซ์ คือ การนำ LED มาต่อกัน ดังนั้น สุญลักลักษณ์ ของ ดอทเมอตริกซ์ และการต่อใช้งานจะเหมือนกับ การต่อใช้งาน LED หรือ การต่อใช้งาน ตัวแสดงผล 7 ส่วน ( 7 segment) นั้นเองครับ คือจะมีทั้งการต่อแบบ คอมมอน อาโนด( A) การต่อแบบคอมมอนคาโทด (K) ซึ่งส่วนนี้ผมจะไม่กล่าวถึงครับ ถ้าสงสัยลองย้อนกลับไปอ่านบทความตอน LED และ 7 Segment ดูนะครับ



การเรียกดอทเมตริกซ์ เราจะเรียก กี่หลัก กี่แถวครับ เช่น ขนาด 5X8 คือ จะมี 5 หลัก 8 แถวครับ และจะมีสีให้เหลือกใช้งานเหมือนกับ LED ส่วนขนาดนั้นจะมีหลายขนาดให้เลือกใช้ คงต้องเลือกกันเองนะครับ

คุณสมบัติของดอทเมตริกซ์โดยเฉลี่ย(นำมาจาก datasheet รุ่นหนึ่งครับ)
กำลังวัตต์ / จุด 75W
กระแสใช้งาน 20mA ต่อ จุด
แรงดันใช้งาน 5V
ก่อนจะใช้งานต้องดูด้วยครับว่ากำลังของแหล่งจ่ายพอหรือไม่
ถ้าหากเราซื้อดอทเมตริกซ์มาแล้ว แต่ไม่มี datasheet มาเราก็สามารถวัดตำแหน่งขาของ ดอทเมตริกซ์ ได้เองครับ โดยทำการใช้มัลติมิเตอร์ หรือ ใช้แรงดันประมาณ 3Vวัดสลับขาไปเรื่อยๆแล้วนำมาเขียนเป็นวงจรไว้เท่านั้นเอง คงไม่ยากเกินไปนะครับ

LED (light-emitting diode)

LED (light-emitting diode) หรือที่เรามักจะเรียกว่า ไดโอดแปลงแสง การที่เราสามารถมองเห็นแสงของ LED นั้นเป็นเพราะภายในตัว LED เมื่อได้รับแรงดันไฟฟ้า จะปล่อยคลื่นแสงออกมา โดยความถี่ของคลื่นแสงที่ความถี่ต่างๆกัน จะทำให้เรามองเห็นเป็นสีต่างๆกันไปด้วย หลอดLEDที่เราเห็นมีขายกันตามร้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นั้นมีหลายแบบ แต่ละแบบนั้นจะมีหลักการทำงานเหมือนกัน



LEDแบบหลอดกลมสีแบบต่างๆ โดยจะมีสีเคลือบมองเห็นได้ชัดเจน สีที่นิยมใช้คือ สีแดง สีเขียว สีเหลือง สีส้ม เป็นต้น โดยขนาดของ LED จะมีตั้งแต่ขนาด 3มิลลิเมตร, 5มิลลิเมตร,8มิลลิเมตร,10มิลลิเมตร เป็นต้น




LED แบบหลอดกลมแบบหลอดใส หรือที่เรามักจะเรียกว่า LEDแบบซุปเปอร์ไบท์ โดยที่ตัวหลอดเองจะเป็นแบบใสเราจะไม่มีทางรู้เลยว่า จะเป็นสีอะไรจนกว่าจะลองป้อนไฟเข้าไป ขนาดของ LED แบบนี้จะมีเหมือนกับ หลอดสีต่างๆ และมีสีให้เลือกเช่นสีแดง สีเขียว สีน้ำเงิน สีเหลือง สีส้ม สีขาว เป็นต้น
LED แบบหลอดเหลี่ยม โดนส่วนแสดงผลจะเป็นแบบเหลี่ยมดังรูป




LED แบบตัวถังเป็นรูปสี่เหลี่ยม จะมี 4 ขา และมีสีให้เลือกใช้มากมายเช่น สีแดง สีน้ำเงิน สีเขียว สีส้ม สีขาว เป็นต้น



ลักษณะของตัว LED
LED จะทำจากสารกึ่งตัวนำ P และ N โดยจะมี 2 ขาในการใช้งาน (ยกเว้นบางประเภท เช่น LED แบบให้สีสองสีในหลอดเดียวกันอาจจะมี 3 ขาได้) โดยขาของ LED จะมีชื่อเรียกดังนี้




ขา A หรือที่เรามักเรียกว่าขา อาโนท โดยขานี้จะต้องป้อนไฟบวก (+) ให้เท่านั้น
ขา K หรือที่เรามักเรียกว่า ขา แคโทด โดยขานี้จะต้องป้อนไฟลบ(-) ให้เท่านั้น
ที่ตัว LED แบบหลอดจะสังเกตว่าจะมีรอยบากอยู่ด้านหนึ่ง โดยทั่วไปตำแหน่งรอยบากนี้จะแสดงตำแหน่งขา K แต่ มันก็ไม่จำเป็นเสมอไปครับทางที่ดีเราควรตรวจสอบด้วยตัวเองจะดีกว่า ซึ่งจะอยู่ในหัวข้อด้างล่างๆครับ
แรงดันที่เราจะใช้ให้LEDเปล่งแสงได้จะอยู่ที่ประมาณ 1.5 ? 3โวลต์ โดยอาจะขึ้นอยู่กับสีและคุณสมบัติเฉพาะตัวนั้นๆ โดยทั่วไปจะใช้ที่ 2.5 - 3 โวลต์ และ LED จะมีกระแสไหลผ่าน(กระแสไบอัสตรง)ได้ประมาณ 20 mA(มิลิแอมป์)

วงจรการทำงานของ LED
เราสามารถต่อการใช้งาน LED ได้ดังรูป โดยทั้งนี้เราจะต้องมีการคำนวณการต่อค่าตัวต้านทานไปด้วยนะครับ หากเราเลือกใช้ค่าความต้านทานผิด อาจจะทำให้ LED เสียหายหรือขาดได้



ตัวอย่างการคำนวณพื้นฐาน ในที่นี้เราจะให้ LED มีแรงดันตกคร่อม 2V และ มีกระแสไหลผ่านตัวมันได้ 20 mA การคำนวณค่าตัวต้านทานที่มาต่อกับ จะได้ว่า ค่าความต้านทาน = (แรงดันแหล่งจ่าย ? แรงดันตกคร่อมLED) / 0.002 (0.002 คือ 20mA)
ตัวอย่าง
เมื่อแหล่งจ่าย 5 V จะได้ว่า R = (5 ? 2) / 0.02 = 150 คือใช้ ตัวต้านทาน 150 โอห์ม
เมื่อแหล่งจ่าย 9 V จะได้ว่า R = (9 ? 2) / 0.02 = 350 คือใช้ ตัวต้านทาน 350 โอห์ม
เมื่อแหล่งจ่าย 12 V จะได้ว่า R = (12 ? 2) / 0.02 = 500 คือใช้ ตัวต้านทาน 500 โอห์ม



ในกรณีที่เราต่อ LED หลายตัวแบบอนุกรม เราก็สามารถเปลี่ยนแรงดันตกคร่อม เช่น
ถ้าเราต่อกัน 2 ตัว เราก็เปลี่ยนแรงดันตกคร่อมเป็น 4V
ถ้าเราต่อกัน 3 ตัว เราก็เปลี่ยนแรงดันตกคร่อมเป็น 6V
ตัวอย่างเมื่อต่อกัน 2 ตัวอนุกรม
เมื่อแหล่งจ่าย 5 V จะได้ว่า R = (5 ? 4) / 0.02 = 50 คือใช้ ตัวต้านทาน 50 โอห์ม
เมื่อแหล่งจ่าย 9 V จะได้ว่า R = (9 ? 4) / 0.02 = 250 คือใช้ ตัวต้านทาน 250 โอห์ม
เมื่อแหล่งจ่าย 12 V จะได้ว่า R = (12 ? 4) / 0.02 = 400 คือใช้ ตัวต้านทาน 500 โอห์ม
** การเลือกใช้ ตัวต้านทานนั้นจะจะใช้มากกว่านี้ก็ได้ครับซึ่งจะเป็นผลดีกว่าเพราะ LED จะไม่เสียไวแต่ความสว่างจะน้อยลงไปด้วยเท่านั้นเอง ** ในกรณีถ้าเป็นหลอดซุปเปอร์ไบท์ แรงดันตกคร่อมจะสูงกว่าแบบธรรมดา คือจะอยู่ในช่วง 2.5 ? 3V

การตรวจสอบ LED การตรวจสอบนั้นสามารถทำได้หลายวิธี
การใช้แบตเตอรี่ก้อนกลม
ตรวจสอบ โดยวิธีนี้จะเป็นการดูว่า LED นั้นเป็นสีอะไรในกรณีที่ LED นั้นเป็นแบบซุปเปอร์ไบท์ และยังสามารถตรวจสอบตำแหล่งขา A K ได้อีกด้วย



แบตเตอรี่แบบจะมีด้าน บวก และ ลบดังรูป การตรวจสอบใช้แค่ 1 ก้อนก็เพียงพอแล้ว ให้เอาLED มาต่อตามรูปโดยสลับขา 2 ครั้งผลที่ได้คือ
จะติด 1 ครั้งและ ดับ 1 ครั้ง แสดงว่า LED ปกติ และ ดูที่ตอนที่ LED ติดไปขาที่ต่อขั้วบวก(+) จะเป็นขั้ว A และขาที่ต่อขั้วลบ(-) จะเป็นขั้ว K
ถ้าไม่ติดทั้ง 2 ครั้งแสดง LED นั้นเสีย ซึ่งอาจจะขาดได้



การตรวจสอบโดยใช้มัตติมิเตอร์ โดยเราจะต้องใช้มัลติมิเตอร์แบบเข็มเท่านั้นโดยการLED ทดสอบทำได้โดย



จากรูป เราปรับมัลติมิเตอร์มาที่ย่านวัดตัวต้านทานที่ X1 จากนั้นให้ทำการวัดที่ขาของ LED ดังรูปโดยสลับสายวัด จะเห็นว่า LED จะติด 1 ครั้งและดับ 1 ครั้งแสดงว่า LED ปกติ และผลการวัดคือ เมื่อ LED สว่าง ขาที่วัดกับสายสีดำ(ขั้วลบ) จะเป็นขา

รีเลย์อิเล็กทรอนิกส์ Relay

รีเลย์อิเล็กทรอนิกส์ Relay
เลย์อิเล็กทรอนิกส์ Relay รีเลย์ เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เชิงกล ชนิดหนึ่งซึ่งทำหน้าเป็นสวิตช์ แต่รีเลย์นั้นจะถูกควบคุมด้วย กระแสไฟฟ้าครับ



การทำงานของรีเลย์ คือ เมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านขดลวด จะทำให้ขดลวดเกิดสนามแม่เหล็กไปดึง แผ่นหน้าสัมผัสให้ดึงลงมา แตะหน้าสัมผัสอีกอันทำให้มีกระแสไหลผ่านหน้าสัมผัสไปได้






ขาของรีเลย์จะประกอบไปด้วยตแหน่งต่างๆดังนี้คือ
ขาจ่ายแรงดันใช้งาน ซึ่งจะมีอยู่ 2 ขา จากรูปจะเห็นสัญลักษณ์ขดลวดแสดงตำแหน่งขา coil หรือ ขาต่อแรงดันใช้งาน
ขา C หรือ COM หรือ ขาคอมมอน จะเป็นขาต่อระหว่าง NO และ NC
ขา NO (Normally opened หรือ ปกติเปิด) โดยปกติขานี้จะเปิดเอาไว้ จะทำงานเมื่อเราป้อนแรงดันให้รีเลย์
ขา NC (Normally closed หรือ ปกติปิด) โดยปกติขานี้จะต่อกับขา C ในกรณีที่เราไม่ได้จ่ายแรงดัน หน้าสัมผัาของ C และ NC จะต่อถึงกัน

ข้อคำถึงในการใช้งานรีเลย์ทั่วไป
1. แรงดันใช้งาน หรือแรงดันที่ทำให้รีเลย์ทำงานได้ หากเราดูที่ตัวรีเลย์จะระบุค่า แรงดันใช้งานไว้ (หากใช้ในงานอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนมากจะใช้แรงดันกระแสตรงในการใช้งาน) เช่น 12VDC คือต้องใช้แรงดันที่ 12 VDC เท่านั้นหากใช้มากกว่านี้ ขดลวดภายใน ตัวรีเลย์อาจจขาดได้ หรือหากใช้แรงดันต่ำกว่ามาก รีเลย์จะไม่ทำงาน ส่วนในการต่อวงจรนั้นสามารถต่อขั้วใดก็ได้ครับ เพราะตัวรีเลย์ จะไม่ระบุขั้วต่อไว้ (นอกจากชนิดพิเศษ)

2. การใช้งานกระแสผ่านหน้าสัมผัส ซึ่งที่ตัวรีเลย์จะระบุไว้ เช่น 10A 220AC คือ หน้าสัมผัสของรีเลย์นั้นสามาถทนกระแสได้ 10 แอมแปร์ที่ 220VAC ครับ แต่การใช้ก็ควรจะใช้งานที่ระดับกระแสต่ำกว่านี้จะเป็นการดีกว่าครับ เพราะถ้ากระแสมากหน้าสัมผัส ของรีเลย์จะละลายเสียหายได้

3. จำนานหน้าสัมผัสการใช้งาน ควรดูว่ารีเลย์นั้นมีหน้าสัมผัสให้ใช้งานกี่อัน และมีขั้วคอมมอนด้วยหรือเปล่า

จำนวนหน้าสัมผัสของรีเลย์
ปกติแล้วรีเลย์จะมีหน้าสัมผัสและการเรียกจำนวนหน้าสัมผัสดังนี้ครับ

ทรานซิสเตอร์

รู้จักกับทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ (Transistor) เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์(อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำ) ชนิดหนึ่งซึ่งมีความสำคัญมากในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ทรานซิสเตอร์แบ่งได้ 2 ประเภทคือ ไบโพล่าทรานซิสเตอร์ (ทรานซิสเตอร์ที่เราพูดถึงอยู่) และ ทรานซิสเตอร์สนามไฟฟ้า คือพวก FET MOSFET เป็นต้น แต่เมื่อเราพูดถึงทรานซิสเตอร์ เราจะมักหมายถึง ไบโพล่าทรานซิสเตอร์นั้นเอง
รูปร่างของทรานซิสเตอร์มีหลายรูปแบบ เรามักจะเรียกว่าตัวถัง ซึ่งแต่ละแบบก็มีชื่อเรียกต่างกันออกไป(จะเขียนบทความเกี่ยวกับตัวถังอุปกรณ์ในหัวข้อต่อไป) และถ้าทรานซิสเตอร์มีขนาดใหญ่ แสดงว่าทรานซิสเตอร์นั้นสามารถนำกระแส หรือมีกำลังมากนั้นเอง
โครงสร้างภายในของทรานซิสเตอร์นั้นจะประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำ P และ N มาต่อกัน 3 ตัว และมีรอยต่อ 2 รอยต่อมีขา 3 ขา ยื้นมาจากสารกึ่งตัวนำนั้นๆ โดยเราจะเรียนชนิดทรานซิสเตอร์ตามโครงสร้างนั้นๆ พื้นฐานในการทำงานของทรานซิสเตอรคือ ทรานซิสเตอร์จะทำงานได้ ต่อเมื่อมีกระแสไหลเข้ามาที่ขา B เท่านั้นหากไม่มีกระแสไหลเข้ามาทรานซิสเตอร์จะไม่ทำงาน



โครงสร้างของทรานซิสเตอร์
โดยทั่วไปแล้วทรานซิสเตอร์จะมีโครงสร้าง 2 แบบ คือ แบบ NPN และ PNP การที่เรียกชื่อแบบนี้เพราะโครงสร้างภายในของทรานซิสเตอร์ถูกผลิต ขึ้นแบบนี้ ดังนั้นในการเลือกใช้งานทรานซิสเตอร์ต้องเลือกใช้งานให้ถูกต้องด้วยขาของทรานซิสเตอร์มี 3 ขา และมีชื่อเรียกคือ ขาเบส(B) ขาคอนเลเตอร์ (C) และ ขาอีมิเตอร์ (E) ในการตรวจสอบตำแหน่ง ขาและดูว่าเป็นทรานซิสเตอร์แบบใดจะกล่าวถึงในหัวข้อต่อไปครับ




โครงสร้างแบบ NPN สังเกตว่าสัญลักษณ์ทรานซิสเตอร์หัวลูกศรจะพุ่งออก



โครงสร้างแบบ PNP สังเกตว่าสัญลักษณ์ทรานซิสเตอร์หัวลูกศรจะพุ่งเข้า การใช้งานทรานซิสเตอร์



ทรานซิสเตอร์นั้นมักจะนำมาใช้งานเกี่ยวข้องกับวงจรที่มีความแตกต่างกันออกไปคือ
1. การใช้งานทำหน้าที่ในการขยายสัญญาณ สัญญาณอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็ก สามารถขยายให้ใหญ่ขึ้นได้โดยใช้ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่ ขยายสัญญาณให้ใหญ่ขึ้น เช่น เครื่องขยายเสียง เครื่องส่งวิทยุ เป็นต้น
2. การใช้งานเป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ เราใช้ทรานซิสเตอร์ทำงานแทนสวิตช์ได้ เพราะทรานซิสเตอร์จะถูกควบคุมด้วยกระแส ไฟฟ้าจำนวนน้อยมาก และการใช้งานแทนสวิตช์นี้จะไม่ทำให้เกิดเสียงดังเวลา เปิด/ปิด สวิตช์

ซีเนอร์ไดโอด (Zener Diode)

ซีเนอร์ไดโอด(Zener Diode)
ซีเนอร์ไดโอดใช้เงื่อนใขจุดทำลายของไดโอดมาใช้ประโยชน์



ซีเนอร์ไดโอดไม่นำกระแสไฟฟ้าเมื่อไบอัสแบบรีเวอส์ ถ้าไบอัสโวลเต็จต่ำกว่าที่ กำหนด แต่ถ้าไบอัสโวลเต็จสูงถึงจุดที่กำหนดไดโอดจะนำกระแสมาก จนทำให้ไบอัสโวลเต็จ ลดต่ำลงไม่เกินกว่าที่กำหนด รายละเอียดเฉพาะของซีเนอร์ไดโอด จากคู่มือซีเนอร์ไดโอด จะมีค่ารายละเอียดเฉพาะอยู่ 2 ค่า คือ 1 ซีเนอร์โวลเต็จปานกลาง (Vz) 2 ซีเนอร์เพาเวอร์สูงสุด (Pz(max))



การคำนวณกระแสไฟฟ้าของซีเนอร์ไดโอด จาก กำลัง = โวลเต็จ x กระแส P = V x I กำลังซีเนอร์ = ซีเนอร์โวลเต็จ x กระแสซีเนอร์ Pz = Vz x Iz Iz = Pz / Vz ถ้ากำหนดให้ Pz(max) จะได้ Iz(max) = Pz(max) / Vz เช่น BZY88.C20(20V 400mW Zener diode) Iz(max) = (400 x 10-3)/20 = 20 x 10-3 = 20 mA

คุณลักษณะของการพังทลาย

จากกราฟคุณสมบัติทางไฟฟ้าขอแรงดันและกระแสดังรูปที่ 3 VZ เป็นแรงดันเบรกดาวน์หรือแรงดันซีเนอร์ ในการพังทลายของซีเนอร์ไดโอดเมื่อได้รับไบอัสกลับ เมื่อเพิ่มแรงดันไบอัสกลับจนถึงค่าแรงดันซีเนอร์จะมีกระแสไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดมากขึ้น ที่จุดเอียงของกราฟจะมีกระแสไหลผ่านซีเนอร์ไดโอดเท่ากับ IZ (knee current) ซึ่งเป็นกระแสบริเวณเส้นโค้งดังรูปที่ 3 และถ้าซีเนอร์ไดโอดได้รับแรงดันย้อนกลับสูงขึ้นอีก กระแสจะเพิ่มขึ้นแต่แรงดันซีเนอร์จะคงที่ แต่ถ้าเพิ่มกระแสเกินกว่าค่ากระแสซีเนอร์สูงสุด IZm(maximum current) แรงดันซีเนอร์จะไม่คงที่และชำรุดได้

วงจรสมมูลของซีเนอร์ไดโอด

เนื่องจากซีเนอร์ไดโอดมีคุณสมบัติรักษาแรงดันคงที่เมื่อได้รับไบอัสกลับ ในทางอุดมคติ

ซีเนอร์ไดโอดจึงมีวงจรเทียบเท่าหรือวงจรสมมูลเป็นแบตเตอรี่มีขนาดแรงดันไฟตรงเท่ากับแรงดันซีเนอร์ไดโอด VZ (Zener Voltage) โดยมีขั้วบวกของ VZ อยู่ที่ขาแคโถดและขั้วลบอยู่ที่ขาแอโนด ดังรูปที่ 4 ก. แต่ในทางปฏิบัติจะมีค่าความต้านทานภายในรอยต่อ (RZ) ของซีเนอร์ไดโอดอยู่ด้วย วงจรสมมูลของซีเนอร์ไดโอดในทางปฏิบัติจึงเป็นดังรูปที่ 4 ข. ซึ่งค่าความต้านทานภายในของซีเนอร์ไดโอดนี้สามารถคำนวณหาได้จากสมการ 1

ไดโอด(diode)

ไดโอดที่ทำจากสารกึ่งตัวนำแบ่งได้ตามชนิดของเนื้อสารที่ใช้ เช่น เป็นชนิดเยอรมันเนียม หรือเป็นชนิดซิลิกอน นอกจากนี้ไดโอดยังแบ่งตามลักษณะตามกรรมวิธีที่ผลิตคือ
1. ไดโอดชนิดจุดสัมผัส (Point-contact diode) ไดโอดชนิดนี้เกิดจากการนำสารเยอรมันเนียมชนิด N มาแล้วอัดสาย เล็ก ๆ ซึ่งเป็นลวดพลาตินั่ม (Platinum) เส้นหนึ่งเข้าไปเรียกว่า หนวดแมว จากนั้นจึงให้กระแสค่าสูง ๆ ไหลผ่านรอยต่อระหว่างสายและผลึก จะทำให้เกิดสารชนิด P ขึ้นรอบ ๆ รอยสัมผัสในผลึกเยอรมันเนียมดังรูป


2. ไดโอดชนิดหัวต่อ P-N (P-N junction diode) เป็นไดโอดที่สร้างขึ้นจากการนำสารกึ่งตัวนำชนิด N มาแล้วแพร่อนุภาคอะตอมของสารบางชนิดเข้าไปในเนื้อสาร P ขึ้นบางส่วน แล้วจึงต่อขั้วออกใช้งาน ไดโอดชนิดนี้มีบทบาทในวงจรอิเลคทรอนิคส์ และมีที่ใช้งานกันอย่างแพร่หลาย



ลักษณะสมบัติระหว่างแรงดันและกระแสไดโอด(Diode)
เนื่องจากความต้านทานของตัวไดโอด ขึ้นอยู่กับทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้า ดังนั้นจึงถือว่า สิ่งประดิษฐ์ ไดโอดมีคุณสมบัติไม่เป็นเชิงเส้น ลักษณะ : สมบัติระหว่างแรงดันและกระแสจะเป็นตัวแสดงให้เห็นความสัมพันธ์ของกระแสที่ไหลผ่านตัวไดโอด (ID) กับค่าแรงดันที่ตกคร่อมตัวไดโอด (VD) ทั้งในทิศทางไบแอสตรง และไบแอสกลับดังรูป



ลักษณะ สมบัติทางด้านไบแอสตรงจะเริ่มมีกระแสไหลผ่านไดโอดเมื่อใส่แรงดันแก่ไดโอดด้วยค่า ๆ หนึ่งแรงดันนี้คือค่าแรงดันที่เราเรียกว่า แรงดันคัทอิน (cutin voltage) ของไดโอด



เนื่องจากไดโอดชนิดหัวต่อ P-N แบ่งเป็น 2 ชนิดคือชนิดซิลิกอนและชนิดเยอรมันเนียม ดังนั้นลักษณะสมบัติทางแรงดันและกระแสของไดโอดทั้งสองชนิด จะเห็นได้ชัดดังในรูป



ค่ากระแสอิ่มตัวย้อนกลับสำหรับซิลิกอนไดโอดกับของเยอรมันเนียมไดโอดยังมีค่าไม่เท่ากันด้วยซิลิกอนไดโอดมีค่ากระแสอิ่มตัวน้อยกว่าของเยอรมันเนียมไดโอดประมาณ 1000 เท่า

สำหรับค่าแรงดันคัทอินทั้งของซิลิกอนและเยอรมันเนียมจะมีค่าไม่เท่ากัน ค่าแรงดันคัทอินของซิลิกอนไดโอดมีค่าประมาณ 0.6 โวลท์ ส่วนของเยอรมันเนียมไดโอดมีค่าประมาณ 0.2 โวลท์
ความต้านทานตัวไดโอด(Diode)
ความต้านทานในตัวไดโอดพอที่จะแบ่งออกตามชนิดของแรงดันที่ให้กับตัวไดโอด ซึ่งแยกออกเปนความต้านทานทางไฟตรงหรือทางสรรคติกและความต้านทานไฟสลับ
ความต้านทานทางไฟตรง (static resistance)
จากลักษณะสมบัติแรงดันและกระแสของไดโอดจะไม่เป็นลักษณะเชิงเส้ น ดังนั้นความต้านทานในตัวไดโอดจึงไม่คงที่ จากกฎของโอห์มจะได้ความต้านทานทางไฟตรง ที่จะดทำงานขณะไม่มีสัญญาณอื่นใดเข้ามาเป็น



ความต้านทานทางไฟสลับ (dynamic resistance)
เมื่อไดโอดทำงานในขณะที่มีค่าสัญญาณแรงดันไฟสลับขนาดเล็ก ๆ ป้อนเข้ามาค่าความต้านทานที่เกิดขึ้นที่ไดโอดจะเกิดการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาค่าความต้านทานนี้จะแตกต่างจากความต้านทานทางไฟตรงเราเรียกค่าความต้านทานนี้ว่า ความต้านทานทางไฟสลับการหาค่าความต้านทานทางไฟสลับหาค่าได้จากค่าอัตราส่วนการเปลี่ยนแปลงของแรงดันคร่อมตัวไดโอดที่เปลี่ยนไปกับค่าการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่ไหลในตัวไดโอด เนื่องจากการทำงานของไดโอดเมื่อมีสัญญาณเข้ามา ณ จุดที่ไดโอดทำงานก็จะมีค่าไม่คงที่ไม่แน่นอน เกิดการเปลี่ยนแปลงตามลักษณะสมบัติ แต่เมื่อคิดการเปลี่ยนแปลงกระแสไบแอสตรงค่าเล็ก ๆ ของกระแสและแรงดันแล้วจะสามารถหาค่าความต้านทานทางไดนามิคหรือความต้านทานต่อไฟสลับได้ดังรูป



ลักษณะสมบัติของไดโอด



ไดโอดที่ใช้ในวงจรมีสัญญลักษณ์ เป็นรูปลูกศรมีขีดขวางไว้ดังรูป

ตัวลูกศรเป็นสัญญลักษณ์แทนสารกึ่งตัวนำชนิด P ซึ่งเป็นขั้วอาโนด (ขั้วบวก) ของไดโอด ลูกศรจะชี้ในทิศทางที่โฮลเคลื่อนที่ ส่วนขีดคั่นเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N ซึ่งเป็นขั้วคาโถด (ขั้วลบ) ดังนั้นเราจะสามารถพิจารณาว่า ไดโอดถูกไบแอสตรงหรือไบแอสกลับได้ง่าย ๆ โดยพิจารณาดูว่าถ้าขั้วอาโนดมีศักดาไฟฟ้าเป็นบวกมากกว่าราคาโถดแล้ว ไดโอดจะถูกไบแอสตรง ถ้าขั้วอาโนดมีศักดาไฟฟ้าเป็นบวกน้อยกว่า คาโถดก็แสดงว่าไดโอดถูกไบแอสกลับ