อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
อิเล็กทรอนิกส์
(Electronic) เป็นคำที่มีความหมายเกี่ยวข้องกับคำว่าอิเล็กตรอน
(Electron) ซึ่งเป็นอนุภาพประจุลบที่ไหลในวงจรไฟฟ้า นั่นคือ
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะสามารถทำงานได้ก็ต่อเมื่อมีการไหลของอิเล็กตรอนหรือกระแสไฟฟ้าผ่านชิ้นส่วน
โดยที่ทิศทางการไหลของอิเล็กตรอนและกระแสไฟฟ้าจะมีทิศทางในการไหลที่สวนทางกัน
และเมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ก็จะเกิดการเปลี่ยนแปลงไปในทางใดทางหนึ่ง
เช่น มีขนาดความต่างศักย์ที่เปลี่ยนไป
 |
| อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ |
อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์
เป็นอุปกรณ์ที่ควบคุมปริมาณและทิศทางการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจรไฟฟ้า
ซึ่งส่วนใหญ่มีขนาดเล็ก มีทั้งกลุ่มที่ใช้สารเป็นตัวนำไฟฟ้า ฉนวนไฟฟ้า
และกึ่งตัวนำไฟฟ้า
ตัวต้านทานไฟฟ้า
ตัวต้านทางไฟฟ้า (Resistor)
เป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่ควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจรว่าจะให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้มากหรือน้อย
โดยตัวนำไฟฟ้าที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้มากมายจะมีความต้านทานไฟฟ้าน้อย
ในทางกลับกันถ้ายอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้น้อยก็แสดงว่ามีความต้านไฟฟ้ามาก
ตัวต้านทานสามารถแบ่งออกเป็นหลายชนิดได้ดังนี้
1.) ตัวต้านทานชนิดค่าคงที่ (Fixed resistor)
เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำหน้าที่ลดปริมาณกระแสไฟฟ้าในวงจรให้น้อยลง
โดยที่ตัวต้านทานนี้จะมีความต้านทานคงที่เลยไม่สามารถปรับเปลี่ยนค่าได้
มีรูปร่างที่แตกต่างกันออกไป เช่น ทรงกระบอกแท่งสี่เหลี่ยม
มีสัญลักษณ์ที่ใช้ในวงจร
คือ 
ซึ่งสามารถอ่านค่าความต้านทาน
ได้จากแถบสีที่คาดอยู่บนตัวความต้านทาน มีหน่วยเป็นโอห์ม ( Ω )
แถบสีที่อยู่บนตัวต้านทานโดยส่วนมากจะมี
4 แถบ และมีแถบสีที่ชิดกันอยู่ 3 สี อีกสีหนึ่งจะอยู่ห่างออกไปที่ปลายข้างหนึ่ง
การอ่านค่าจะเริ่มจากแถบสีที่อยู่ชิดกันก่อนโดยแถบที่อยู่ด้านนอกสุดให้เป็นแถบสีที่
1 และสีถัดไปเป็นสีที่ 2, 3 และ 4
ตามลำดับ สีแต่ละสีจะมีรหัสประจำแต่ละสี ดังตาราง
สี
|
แถบสีที่
1
|
แถบสีที่
2
|
แถบสีที่
3
|
แถบสีที่
4
|
ค่าตัวแรก
(หลักสิบ)
|
ค่าตัวแรก
(หลักหน่วย)
|
ตัวคูณ
|
%
ความ
คลาดเคลื่อน
|
ดำ
|
0
|
0
|
1
|
-
|
น้ำตาล
|
1
|
1
|
10
|
-
|
แดง
|
2
|
2
|
100
|
±
2 %
|
ส้ม
|
3
|
3
|
1,000
|
-
|
เหลือง
|
4
|
4
|
10,000
|
-
|
เขียว
|
5
|
5
|
100,000
|
-
|
ฟ้า
|
6
|
6
|
1,000,000
|
-
|
ม่วง
|
7
|
7
|
10,000,000
|
-
|
เทา
|
8
|
8
|
100,000,000
|
-
|
ขาว
|
9
|
9
|
1,000,000,000
|
-
|
ทอง
|
-
|
-
|
0.1
|
±
5 %
|
เงิน
|
-
|
-
|
0.01
|
±
10 %
|
ไม่มีสี
|
-
|
-
|
-
|
±
20 %
|
2.) ตัวต้านทานปรับค่าได้ (Variable
resistor)
เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่งที่สามารถปรับค่าความต้านทานให้มากหรือน้อยได้ตามความต้องการ
ปัจจุบันได้มีการเอาอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ชนิดนี้มาใช้เป็นอุปกรณ์ในเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายหลายชนิด
เช่นปุ่มความคุมความดัง-เบาของวิทยุ เป็นต้น ตัวต้านทานปรับค่าได้มีหลายแบบด้วยกัน ตัวอย่างเช่น
-
แบบหมุนแกน
(Potentiometer)
หรือที่เรียกกันโดยทั้งไปนั้นคือ volume ส่วนใหญ่พบในเครื่องขยายเสียงทั่วไป
-
แบบทริม
(Trimmer) โดยที่ชนิดนี้จะต้องอาศัยไขความมาช่วยในการปรับ
เพราะส่วนใหญ่จะใช้กับงานที่ไม่ต้องการให้เกิดการเปลี่ยนแปลงค่าโดยไม่ได้ได้ตั้งตัว
เช่น งานอุสาหกรรม
-
แบบแท็ป
(Tap)
ตัวต้านทานชนิดนี้จะสามารถปรับค่าได้โดยการเลื่อนแท็ปตรงกลาง
ส่วนใหญ่เป็นการตั้งค่าครั้งเดียวในการใช้งาน เนื่องจากงานบางประเภทต้องการค่าความต้านทานรวมและอัตราการทนกำลังที่ที่หาซื้อตามท้องตลาดไม่ได้
3.) ตัวต้านทานไวความร้อน (Thermistor)
เป็นตัวต้านทานที่มีค่าความต้านทานเปลี่ยนไปตามอุณหภูมิ
นิยมนำมาให้กับอุปกรณ์และเครื่องใช้ไฟฟ้าอย่างเช่น เครื่องเตือนอัคคีภัย ตู้อบอาหาร
เป็นต้น
แบ่งออกเป็น 2 ชนิด
-
ชนิดแปรผันตรงกับอุณหภูมิ (Positive temperature control
thermistor : PCT) เป็นตัวต้านทานที่ค่าความต้านทานเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
และลดลงเมื่ออุณหภูมิต่ำลง
-
ชนิดแปรผกผันกับอุณหภูมิ (Negative temperature control thermistor
: NCT) เป็นตัวต้านทานที่ค่าความต้านทานเพิ่มขึ้นเมื่ออุณหภูมิลดต่ำลง
และลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น
4.) ตัวต้านทานไวแสง (Light Dependent Resistor : LDR)
เป็นตัวต้านทานที่ค่าความต้านทานเปลี่ยนแปลงตามความเข้มของแสงที่มาตกกระทบ
ทำจากสารกึ่งตัวนำซึ่งเป็นสารที่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้
เมื่อแสงตกกระทบจะเกิดการไหลของอิเล็กตรอนทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้น
(โดยกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นจะเปลี่ยนแปลงไปตามความเข้มของแสงที่มาตกกระทบถ้าแสงที่ตกกระทบมีปริมาณมาก
LDR
จะมีค่าความต้านทานต่ำ
ตัวเก็บประจุ
ตัวเก็บประจุ (Capacitor) เป็นที่เก็บพลังงานไฟฟ้า
และปล่อยออกมาเมื่อต้องการใช้ประจุไฟฟ้าในตัวเก็บประจุ มีหน่วยวัดเป็น ไมโครฟารัด (Microfarad : µ F ) ซึ่ง 1 F มีค่าเท่ากับ
10 6 µ F ตัวเก็บประจุมีรูปร่างเป็นรูปทรงกระบอก
แต่อาจจะมีรูปร่างเป็นแบบอื่นก็ได้ ส่วนใหญ่ทำด้วยแผ่นโลหะบาง 2
แผ่น ระหว่างแผ่นโลหะบาง 2 แผ่นแทรกด้วยฉนวนที่เรียกว่า
ไดอิเล็กทริก (dielectric)
และโลหะแผ่นบนปิดทับด้วยฉนวนอีกชั้นหนึ่ง
แล้วม้วนเป็นทรงกระบอกบรรจุในกล่องที่ทำด้วยโลหะ
แผ่นโลหะที่ประกอบในตัวเก็บประจุอันหนึ่งทำหน้าที่เก็บประจุบวก
ส่วนอีกแผ่นจะทำหน้าที่เก็บประจุลบ
ดังนั้นตัวเก็บประจุจึงทำหน้าที่เสมือนแบตเตอรี่ขนาดเล็ก
ตัวเก็บประจุมีด้วยกันหลายแบบหลายขนาด
แต่ละแบบจะมีความเหมาะสมกับงานที่แตกต่างกัน ตัวเก็บประจุโดยทั่วไปแบ่งเป็น 2 แบบ ได้แก่
1) ตัวเก็บประจุชนิดค่าคงที่ ( Fixed
Value Capacitor )
เป็นตัวเก็บประจุที่ได้รับการผลิตให้มีค่าคงที่
ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงค่าความจุได้ แต่จะปรับค่าความจุให้เหมาะสมกับวงจรได้โดยนำตัวเก็บประจุหลายๆ
ตัวมาต่อกันแบบขนานหรืออนุกรม
2
) ตัวเก็บประจุเปลี่ยนค่าได้ ( Variable Value Capacitor
)
เป็นตัวเก็บประจุที่สามารถปรับค่าความจุได้ โดยทั่วไปมักใช้ในวงจรปรับแต่งสัญญาณ
ทางอิเล็กทรอนิกส์
หรือพบในเครื่องรับวิทยุซึ่งใช้เป็นตัวเลือกหาสถานีวิทยุ ตัวเก็บประจุ
ชนิดนี้ส่วนมากเป็นตัวเก็บประจุชนิดใช้อากาศเป็นสาร ไดอิเล็กทริกและการปรับค่าจะทำได้โดยการหมุนแกน ซึ่งมีโลหะหลายๆ
แผ่นอยู่บนแกนนนั้น เมื่อหมุนแกนแผ่นโลหะจะเลื่อนเข้าหากันทำให้ค่าประจุเปลี่ยนแปลง
สัญลักษณ์ของตัว
ไดโอต
(Diode)
ไดโอตเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ
ช่วยควบคุมให้กระแสไฟฟ้าจากภายนอกไหลผ่านได้ทิศทางเดียว
และป้องกันกระแสไฟฟ้าไหลย้อนกลับจากอุปกรณ์ประเภทขดลวดต่างๆ ไดโอดประกอบด้วยขั้ว 2 ขั้ว
คือ แอโนด ( Anode : A )ต้องต่อกับถ่านไฟฉายขั้วบวก ( + ) และแคโทด ( Cathode
: K ) ต้องต่อกับถ่านไฟฉายขั้วลบ( - )การต่อไดโอเข้ากับวงจรต้องต่อให้ถูกขั้ว
ถ้าต่อผิดขั้วไดโอดจะไม่ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
ทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าทำงานในวงจรไม่ได้
แบ่งออกเป็น 2 ชนิด
1.) ไดโอตธรรมดา (Normal
diode)
เป็นชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่นำสารกึ่งตัวนำ
2 ชนิด คือชนิดพี (p) และชนิด (n) มาประกอบด้วยขั้วสองขั้ว คือ
ขั้วแอโนดต่ออยู่กับแอโนดต่ออยู่กับสารกึ่งตัวนำชนิด (p )และขั้วแคโทดต่ออยู่กับสารกึ่งตัวนำชนิด
(n)
2.) ไดโอตเปล่งแสง (Light
emitting diode : LED)
เป็นไดโอตที่เปล่งแสงออกมาเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน
(เนื่องจากพลังงานที่ปลดปล่อยจากอะตอมของสารที่ใช้ทำไดโอต)
เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่านเข้าสู่วงจรจะมีกระแสอิเล็กตรอนวิ่งเข้าสู่อะตอมของธาตุที่ใช้ทำไดโอตทำให้อะตอมมีพลังงานเพิ่มขึ้นอิเล็กตรอนวงนอกสุดมีพลังงานสูงก็จะเปลี่ยนขั้นพลังงานไปสู่ชั้นพลังงานที่สูงกว่า
(สถานะกระตุ้น) และเมื่ออิเล็กตรอนเหล่านั้นกลับสู่ชั้นพลังงานเดิม(สถานะพื้น)
ก็จะปล่อยพลังงานออกมาในรูปพลังงานความร้อนและแสงสว่าง
ทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์(transistor)
เป็นอุปกรณอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กที่มีความแข็งแรงทนทานและมีราคาถูกทั้งในด้านการผลิตและการใช้งานจึงถูกนำไปใช้ในแผงวงจรของเครื่องใช้ไฟฟ้าและอุปกรณ์ไฟฟ้าหลายชนิด
ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทำจากสารกึ่งตัวนำ
3 ชั้นส่วนใหญ่ทำด้วยซิลิคอน (Silicon) แต่ละชั้นจะต่อลวดตัวนำออกจากเนื้อสารกึ่งตัวนำ
ลวดตัวนำในทรานซิสเตอร์แต่ละชนิด
จะมี 3 ขา ได้แก่
ขาเบส
( Base : B )
ขาอิมิตเตอร์
( Emitter : E )
ขาคอลเล็กเตอร์
( Collector : C )
สารกึ่งตัวนำที่นำมาประกอบเป็นทรานซิสเตอร์มีอยู่
2 ชนิด
-
ชนิดพี (p) ทำจากซิลิค่อนผสมกับโบรอน
-
ชนิดเอ็น (n) ทำจากซิลิค่อนผสมฟอสฟอรัส
หากแบ่งประเภทของทรานซิสเตอร์ตามโครงสร้างของสารที่นำมาใช้จะแบ่งได้
2 แบบ คือ
1)
ทรานซิสเตอร์ชนิด พีเอ็นพี ( PNP )
เป็นทรานซิสเตอร์ที่จ่ายไฟเข้าที่ขาเบสให้มีความต่างศักย์ต่ำกว่าขาอิมิตเตอร์
2) ทรานซิสเตอร์ชนิด
เอ็นพีเอ็น ( NPN )
เป็นทรานซิสเตอร์ที่จ่ายไฟเข้าที่ขาเบสให้มีความต่างศักย์สูงกว่าขาอิมิตเตอร์
ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ซึ่งถูกควบคุมด้วยกระแสไฟฟ้าที่ผ่านขา B หรือเรียกว่า กระแสเบส นั่นคือ
เมื่อกระแสเบสเปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อยก็จะทำให้กระแสไฟฟ้าในขา E (กระแสอิมิตเตอร์) และกระแสไฟฟ้าในขา C (กระแสคอลเล็กเตอร์)
เปลี่ยนแลงไปด้วย ซึ่งทำให้ทรานซิสเตอร์ทำหน้าที่เป็นสวิตช์ปิดหรือเปิดวงจร
โดยถ้าไม่มีกระแสไฟฟ้าผ่านขา B ก็จะทำให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าผ่านขา
E และ C ด้วย ซึ่งเปรียบเสมือนปิดไฟ
(วงจรเปิด) แต่ถ้าให้กระแสไฟฟ้าเพียงเล็กน้อยผ่านขา B จะสามารถควบคุมกระแสไฟฟ้าที่มากกว่า
ให้ผ่านทรานซิสเตอร์แล้วผ่านไปยังขา E และผ่านไปยังอุปกรณ์อื่นที่ต่อจากขา
C
ซิลิคอนซิป
ซิลิคอนซิป
(Silicon chip) หรือ IC
(Integrated circuit)
เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่บรรจุชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กเป็นการลดขนาดของทรานซิสเตอร์ให้เล็กลงแต่มีประสิทธิภาพการทำงานที่สูงกว่าทรานซิสเตอร์ทั่วไป
ซิลิคอนซิปแต่ละอันจะถูกออกแบบและวางแผนไว้อย่างดีว่าจะใช้ทำหน้าที่อะไร
ในการผลิตซิลิคอนซิปนั้นจะเอาซิลิคอนมาทำเป็นแท่งทรงกระบอก
มีเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 5 เซนติเมตร แล้วเฉือนเป็นแผ่นบางๆ
เรียกว่า เวเฟอร์ (wafer) และพิมพ์วงจรขนาดจิ๋วลงบนแผ่นนี้
เราสามารถแบ่งประเภทของซิลิคอนซิปตามการใช้งานเป็น
3 ประเภท
1.) ซิลิคอนซิปสำหรับบันทึกข้อมูล เช่น เอทีเอ็ม (ATM)
ซิมการ์ด (SIM Card) บัตรประชาชน เป็นต้น
2.) ซิลิคอนซิปสำหรับบันทึกข้อมูลและสั่งงาน เช่น
ซีดี (CD) ดีวีดี (DVD) เป็นต้น
3.) ซิลิคอนซิปสำหรับบันทึกข้อมูลและประมวลผล เช่น
คอมพิวเตอร์ กล้องดิจิทัล เป็นต้น
การต่อวงจรอิเล็กทรอนิกส์
วงจรอิเล็กทรอนิกส์ประกอบด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ต่อกันเป็นวงจรซึ่งแต่ละวงจรอาจประกอบด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่แตกต่างกันไปตามวัตถุประสงค์ของวงจรนั้นๆการศึกษาวงจรการทำงานทางอิเล็กทรอนิกส์จะช่วยให้เข้าใจการทำงานของเครื่องใช้ไฟฟ้าต่างๆได้ดียิ่งขึ้นตลอดจนสามารถนำมาพัฒนาคุณภาพของอุปกรณ์ต่างๆได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
วงจรของตัวต้านทาน
1.) วงจรของตัวต้านทานชนิดค่าคงที่
จะควบคุมการไหลของกระแสไฟฟ้าในวงจร
ซึ่งบริเวณที่มีค่าความต้านทานสูงกระแสไฟฟ้าจะไหลผ่านบริเวณนั้นได้น้อยเหมาะสำหรับวงจรที่ไม่ต้องการปรับค่าความต่างศักย์หรือกระแสไฟฟ้าที่ไหลในวงจรซึ่งการต่อตัวต้านทานเข้าในวงจรไม่ต้องคำนึกถึงทิศทางขั้วบวกและขั้วลบของแหล่งกำเนิดไฟฟ้า
2.) วงจรของตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้
สามารถควบคุมค่าความต้านทานให้มากหรือน้อยตามต้องการ
การปรับเปลี่ยนความต้านทานของตัวต้านทานขึ้นอยู่กับประเภทของตัวต้านทานปรับค่าได้นั้นๆว่ามีวิธีการที่แตกต่างกันอย่างไร
ซึ่งเมื่อทำให้มีความต้านทานน้อย กระแสไฟฟ้าไหลในวงจรมากจึงทำให้หลอดไฟฟ้าสว่างมาก
แต่ถ้าเลื่อนปุ่มปรับให้มีความต้านทานมาก กระแสไฟฟ้าไหลผ่านน้อย
ทำให้ความสว่างของหลอดไฟลดลง
ตัวต้านทานชนิดไม่คงที่(บน)
ตัวต้านทานนิดคงที่(ล่าง)
วงจรไดโอต
1.) วงจรไดโอตธรรมดา
จากที่กล่าวไปแล้วว่าไดโอตเป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้กับเครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิด
เช่น วิทยุ โทรทัศน์ เป็นต้น ซึ่งไดโอตจะยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลในทิศทางเดียว
ถ้าต่อไดโอตกลับทางกระแสไฟฟ้าก็จะไม่สามารถไหลได้
การต่อวงจรไดโอตธรรมดาจะต่อขั้วบวกกับด้านแคโทด
2.) วงจรไดโอตเปล่งแสง
การต่อวงจรสำหรับไดโอตเปล่งแสงมีลักษณะเช่นเดียวกับการต่อวงจรไดโอตธรรมดาซึ่งโดยทั่วไปไดโอตเปล่งแสงจะทำงานที่ความต่างศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า
2 โวลต์ (ความต่างศักย์ขีดเริ่ม)
แต่ไม่เกิน 6 โวลต์ เพราะถ้าต่อกับความต่างศักย์ไฟฟ้าสูงกว่า
6 โวลต์จะทำให้ไดโอตเปล่งแสงเสียหาย
ดังนั้นในวงจรจะต้องต่อตัวต้านทานไว้ด้วยเพื่อป้องกันการชำรุดเสียหายของไดโอตเปล่งแสง
วงจรทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ประกอบไปด้วยขา
3 ขา คือ เบส (base) คอลเล็กเตอร์ (collector) และ อิมิเตอร์ (emitter)
ซึ่งวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีทรานซิสเตอร์ประกอบจะใช้ขาของทรานซิสเตอร์ดังกล่าวความคุมปริมาณกระแสไฟฟ้า
โดยกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านขาเบสจะมีปริมาณเพียงเล็กน้อย
เนื่องจากจะถูกความคุมโดยตัวต้านไฟฟ้าที่ขาเบส เครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิดเช่น
เครื่องรับโทรทัศน์ เครื่องเล่นวีซีดี เป็นต้น จะมีทรานซิสเตอร์ประกอบอยู่ในวงจร
ซึ่งทรานซิสเตอร์จะทำหน้าที่เป็นสวิตช์ ปิด-เปิด
อ้างอิง
หนังสือวิทยาศาสตร์ม.๓
