โฟโต้ทรานซิสเตอร์

โฟโต้ทรานซิสเตอร์
เป็นทรานซิสเตอร์ที่รวมเอาโฟโต้ไดโอดมาไว้ภายในตัวถังเดียวกัน ดังแสดงในรูปที่ 1 โดยโฟโต้ไดโอดทำหน้าที่เสมือนเป็นตัวไบแอสให้แก่ขาเบสของทรานซิสเตอร์ เมื่อมีแสงมาตกกระทบ โฟโต้ไดโอดจะนำกระแส ทำให้มีกระแสไหลที่ขาเบส ทรานซิสเตอร์จึงสามารถนำกระแสได้
ในเรื่องของกระแสรั่วไหล โฟโต้ทรานซิสเตอร์จะมีมากกว่าโฟโต้ไดโอดเล้กน้อยแต่ ถ้าเป็นช่วงนำกระแสแล้วจะเกิดกระแสไหลสูงกว่ามากเป็นหน่วยมิลลิแอมป์ แต่อย่างไรก็ตามความ เร็วในการทำงานของโฟโต้ทรานซิสเตอร์แม้จะเร็วกว่า LDR แต่ก็ช้ากว่าโฟโต้ไดโอด ทำให้โฟโต้ ทรานซิสเตอร์สามารถทำงานได้ที่ความถี่ไม่เกิน 100 กิโลเฮิรตซ์ แต่มีข้อดีในแง่ของกระแสเอาต์พุต ที่สูงกว่า ข้อดีของโฟโต้ทรานซิสเตอร์
- สามารถเชื่อมต่อกับโหลดขนาดเล็กได้โดยตรง
- ทำงานได้เร็ว ข้อเสียโฟโต้ทรานซิสเตอร์
- ทำงานไม่เป็นเชิงเส้น
- ไวต่ออุณหภูมิ
เจเฟต ( JFET)
เจเฟตชนิดเอ็นแชนแนล JFET ชนิด N แชนแนลแบบเบื้องต้น ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิด N เป็นสารกึ่งตัวนำตอนใหญ่ และมีสารกึ่งตัวนำชนิด P ตอนเล็กสองตอน ประกอบร่วมด้านข้าง ใช้การต่อเชื่อมกันแบบแพร่กระจาย ( Deffused ) โครงสร้างและสัญลักษณ์แสดงดังรูป


JFET ชนิด N แชนแนล
จากรูป เป็นโครงสร้างและสัญลักษณ์ของ JFET ชนิด N แชนแนล รูป (ก) เป็นโครงสร้างของ JFET ชนิด N แชนแนล ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำตอนใหญ่ชนิด N มีขาต่ออกมาใช้งาน 2 ขา คือ ขาเดรน ( Drain ) หรือ D และขาซอส ( Source ) หรือ S ส่วนของเดรนและซอสนี่เองเป็นส่วนที่บอกถึงแชนแนลของ JFET และด้านข้างมีสารกึ่งตัวนำชนิด P ตอนเล็ก 2 ตอน ประกอบร่วมอยู่ มีขาต่อออกมาเป็นขาเกต ( Gate ) หรือ G
ส่วนรูป (ข) เป็นสัญลักษณ์ของ JFET ชนิด N แชนแนล มีหัวลูกศรชี้เข้าแสดงไว้ที่ขาเกต บอกให้ทราบว่าขาเกตเป็นสารชนิด P ( Positive ) (ใช้หลักการท่องจำบวกเข้า ลบออก เช่นเดียวกับทรานซิสเตอร์) ซึ่งจะเป็นสารชนิดตรงข้ามกับขาเดรนและขาซอส
การจ่ายไบอัสที่ถูกต้องให้ JFET ต้องจ่ายไบอัสดังนี้ จ่ายไบอัสตรงให้ขา S จ่ายไบอัสกลับให้ขา D กับขา G เทียบกับขา S ลักษณะวงจรไบอัสเบื้องต้น แสดงดังรูป

วงจรไบอัสเบื้องต้นของ JFET ชนิด N แชนแนล
จากรูป เป็นวงจรไบอัสเบื้องต้นของ JFET ชนิด N แชนแนล การทำงานของวงจรอธิบายได้ดังนี้ ถ้าจ่ายไบอัสให้เฉพาะขา D กับขา S ด้วยแรงดัน VDD จะมีกระแสเดรน ( ID ) ไหลผ่านระหว่างขา D กับขา S สูงมากกว่าค่าหนึ่ง กระแส ID ไหลคงที่ตลอดเวลา นั่นคือ JFET ทำงาน เมื่อจ่ายแรงดัน VGG เป็นลบให้ขา G เทียบกับขา S เป็นการจ่ายไบอัสกลับให้รอยต่อขา G กับขา S เหมือนกับการจ่ายแรงดันไบอัสให้กับไดโอด ทำให้เกิดดีพลีชันริจินขึ้นระหว่างรอยต่อ PN ดีพลีชันริจินนี้เป็นตัวขัดขวางการไหลของกระแส ID ที่ไหลระหว่างขา D กับขา S ให้ไหลได้น้อยลง ยิ่งจ่ายไบอัสกลับให้ขา G มากขึ้น ดีพลีชันริจินระหว่างรอยต่อ PN ยิ่งขว้างขึ้น ยิ่งเกิดการต้านกระแส ID ให้ไหลน้อยลง นั่นคือเกิดค่าความต้านทานระหว่างขา D กับขา S มีค่ามากขึ้น ค่าความต้านทานนี้จะเปลี่ยนแปลงไปตามค่าแรงดันไบอัสกลับที่ขา G กับขา S ทำให้กระแส ID ไหลเปลี่ยนแปลงตามไปด้วย กระแส ID ที่ไหลเปลี่ยนนี้สามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนแปลงค่าแรงดัน VGG
เจเฟตชนิดพีแชนแนล
JFET ชนิด P แชนแนลเบื้องต้น ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิด P เป็นสารกึ่งตัวนำตอนใหญ่ และมีสารกึ่งตัวนำชนิด N ตอนเล็กสองตอน ประกอบร่วมด้านข้างใช้การเชื่อมกันแบบแพร่กระจาย โครงสร้างและสัญลักษณ์แสดงดังรูป

JFET ชนิด P แชนแนล
จากรูป เป็นโครงสร้างและสัญลักษณ์ของ JFET ชนิด P แชนแนล ซึ่งคล้ายกับชนิด N แชนแนล แตกต่างเพียงใช้สารกึ่งตัวนำชนิดตรงกันข้าม และสัญลักษณ์มีหัวลูกศรชี้ออกที่ขา G เป็นการบอกให้ทราบว่าขา G เป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N ( Negative ) ซึ่งจะเป็นสารชนิดตรงข้ามกับขา D กับขา S การจ่ายไบอัสที่ถูกต้องให้ JFET ชนิด P แชนแนล ต้องจ่ายไบอัสในลักษณะเดียวกับชนิด N แชนแนล คือจ่ายไบอัสตรงให้ขา S จ่าไบอัสกลับให้ขา D กับขา G เทียบกับขา S ลักษณะวงจรไบอัสเบื้องต้น แสดงดังรูป
วงจรไบอัสเบื้องต้นของ JFET ชนิด P แชนแนล
จากรูป เป็นวงจรไบอัสเบื้องต้นของ JFET ชนิด P แชนแนล การทำงานของวงจรอธิบายได้ดังนี้ ถ้าจ่ายไบอัสให้เฉพาะขา D กับขา S ด้วยแรงดัน VDD จะมีกระแส ID ระหว่างขา S กับขา D สูงมากค่าหนึ่ง มีค่ากระแสคงที่ตลอดเวลา นั่นคือ JFET ทำงานเมื่อจ่ายแรงดัน VGG เป็นบวกให้ขา G เทียบกับขา S เป็นการจ่ายไบอัสกลับให้รอยต่อขา G กับขา S เหมือนกับการจ่ายไบอัสกลับให้ไดโอด ทำให้เกิดแบตเตอรี่สมมติหรือดีพลีชันริจินขึ้นระหว่างรอยต่อ PN ดีพลีชันริจินนี้เป็นตัวขัดขวางการไหลของกระแส ID ที่ไหลระหว่างขา S กับขา D ให้ไหลน้อยลง ยิ่งจ่ายไบอัสกลับให้ขา G มากขึ้น ดีพลีชันริจินระหว่างรอยต่อ PN จะยิ่งกว้างขึ้นยิ่งเกิดการต้านกระแส ID ให้ไหลน้อยลงไปอีก นั่นคือเกิดความต้านทานระหว่างขา D กับขา S ค่าความต้านทานนี้เปลี่ยนแปลงตามไปด้วย กระแส ID ที่ไหลเปลี่ยนแปลงนี้สามารถควบคุมได้โดยการเปลี่ยนแปลงค่าแรงดัน VGG

ซีเนอร์ไดโอด (Zener Diode)

ซีเนอร์ไดโอด (Zener Diode)
โครงสร้างและสัญลักษณ์ของซีเนอร์ไดโอด
ซีเนอร์ไดโอด (Zener Diode) เป็นไดโอดชนิดพิเศษที่สร้างขึ้นมาเพื่อทำหน้าที่รักษาแรงดันให้คงที่ มีโครงสร้างเหมือนไดโอดธรรมดาทั่วๆ ไป แต่ไดโอดธรรมดาทั่วไปเมื่อทำการไบอัสกลับจนถึงค่าแรงดันเบรกดาวน์จะทำให้เกิดการเสียหายได้ ซีเนอร์ไดโอดเป็นไดโอดที่ผลิตจากสารซิลิกอนที่มีปริมาณความหนาแน่นของสารเจือปนในส่วนทั้งสองของสารพีและเอ็นมีค่าสูงกว่าปกติ ซึ่งคุณสมบัติดังกล่าวจะทำให้ค่าแรงดันเบรกดาวน์สูง และค่าแรงดันเบรกดาวน์หรือแรงดันซีเนอร์สามารถกำหนดได้ด้วยการควบคุมความหนาแน่นของสารเจือปนและเมื่อให้ไบอัสกลับจะสามารถทนกระแสย้อนกลับได้สูงโดยไดโอดไม่เสียหาย แรงดันที่ตกค่อมตัวซีเนอร์ไดโอดจะเป็นตัวควบคุมและรักษาแรงดันให้คงที่
การใช้งานซีเนอร์ไดโอด
ซีเนอร์ไดโอดนำไปใช้งานหลายอย่างเช่น วงจรคลิป (Clipping Circuit) วงจรรักษาแรงดันให้คงที่ (Voltage Regulator Circuit) โดยเฉพาะในวงจรรักษาแรงดันให้คงที่ ดังรูปที่ 5 ในการต่อใช้งานทุกครั้งจะต้องมีความต้านทานต่ออนุกรมเสมอ เพื่อป้องกันกระแสไหลผ่านซีเนอร์ไดโอด (IZ) เกินค่าพิกัดซึ่งจะทำให้ชำรุดได้และตัวต้านทานที่ใช้จะต้องมีการคำนวณหาค่าความต้านทานที่เหมาะสมวงจรจึงจะทำงานได้ดี
ตารางคุณสมบัติของซีเนอร์ไดโอด การที่จะนำซีเนอร์ไดโอดมาใช้งานจำเป็นจะต้องทราบพิกัดต่างๆ ของซีเนอร์ไดโอดเช่น แรงดันซีเนอร์, อัตราทนกำลังไฟสูงสุด

โฟโต้ไดโอด(Photo Diode)

โฟโต้ไดโอด(Photo Diode)
1. โฟโต้ไดโอด(Photo Diode)
โฟโต้ไดโอด (Photo Diode) เป็นอุปกรณ์เชิงแสงชนิดหนึ่ง ที่ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิด P และสารกึ่งตัวนำชนิด N รอยต่อจะถูกห่อหุ้มด้วยวัสดุที่แสงผ่านได้ เช่น กระจกใส โฟโต้ไดโอดจะมีอยู่ 2 แบบ คือแบบที่ตอบสนองต่อแสงที่เรามองเห็น และแบบที่ตอบสนองต่อแสงในย่านอินฟาเรด ในการรับใช้งานจะต้องต่อโฟโต้ไดโอดในลักษณะไบอัสกลับ
โฟโต้ไดโอด (Photo Diode) จะยอมให้กระแสไหลผ่านได้มากหรือน้อยนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณความเข้มของแสง เมื่อโฟโต้ไดโอดได้รับไบอัสกลับ (Reverse Bias) ด้วยแรงดันค่าหนึ่งและมีแสงมาตกกระทบที่บริเวณรอยต่อ ถ้าแสงที่มาตกกระทบมีความยาวคลื่นหรือแลมด้าที่เหมาะสมจะมีกระแสไหลในวงจร โดยกระแสที่ไหลในวงจร จะแปรผกผันกับความเข้มของแสงที่มาตกกระทบ ลักษณะทั่วไปขณะไบอัสตรง (Forward Bias ) จะยังคงเหมือนกับไดโอดธรรมดาคือยอมให้กระแสไหลผ่านได้
โฟโต้ไดโอดเมื่อเทียบกับ LDR (ตัวต้านทานที่แปรค่าตามแสง) แล้วโฟโต้ไดโอดมีการเปลี่ยนแปลงค่าความต้านทานเร็วกว่า LDR มาก จึงนิยมนำไปประยุกต์งานในวงจรที่ต้องการความเร็วสูง เช่น เครื่องนับสิ่งของ, ตัวรับรีโมทคอนโทรล, วงจรกันขโมยอินฟาเรดเป็นต้น
เนื่องจากโฟโต้ไดโอดให้ค่าการเปลี่ยนแปลงของกระแสต่อแสงต่ำ คืออยู่ในช่วง 1-10 ตA เท่านั้น ดังนั้นการใช้งานโฟโต้ไดโอดจึงต้องมีตัวขยายกระแสเพิ่มเติม ผู้ผลิตจึงหันมาใช้ทรานซิสเตอร์เป็นตัวขยายกระแสเพิ่มเติมอยู่ในตัวถังเดียวกัน ซึ่งเรียก ว่าโฟโต้ทรานซิสเตอร์(Photo Transistor)
2. โฟโต้ทรานซิสเตอร์ (Photo Transistor)
โฟโต้ทรานซิสเตอร์ (Photo Transistor) จะประกอบด้วยโฟโต้ไดโอดซึ่งจะต่ออยู่ระหว่างขาเบสกับคอลเลคเตอร์ ของทรานซิสเตอร์ ดังรูป 2 กระแสที่เกิดขึ้นจากาการเปลี่ยนแปลงของแสงจะถูกขยายด้วยทรานซิสเตอร์ (Transistor) ในการใช้งานโฟโต้ทรานซิสเตอร์ รอยต่อระหว่างเบส-อิมิตเตอร์ (Base-Emitter) จะต่อไบอัสกลับ (Reverse Bias) ที่รอยต่อนี้เองเป็นส่วนที่ทำให้เกิดการแปลงค่ากระแสที่ขึ้นอยู่กับความเข้มแสง
เมื่อไบอัสกลับ (Reverse Bias) ที่รอยต่อระหว่างเบสกับคอลเลคเตอร์ (Base-Collecter) และมีแสงตกกระทบที่บริเวณรอยต่อ กระแสอันเนื่องจากแสง (IP) จะถูกขยายด้วยอัตราขยายของทรานซิสเตอร์เป็นกระแสอิมิตเตอร์ (IE) และถ้าไบอัสตรงที่ขาเบสด้วยกระแสเบส (IB) จากภายนอกก็จะถูกขยายรวมกับกระแสเนื่องจากแสง (IP) ด้วย

ถ้าให้ IP = กระแสที่เกิดขึ้นเนื่องจากแสง
IB = กระแสเบสที่มาจากภายนอก
IE = กระแสอิมิตเตอร์
hfe = อัตราขยายของทรานซิสเตอร์

จากสมการของทรานซิสเตอร์คือ

IC = hfeIB

และ
IE = IC + ( IB IP )

จะได้
IE = IC + ( IB IP ) hfe + I
จะเห็นได้ว่ากระแส IE เปลี่ยนแปลงตามกระแส IP ด้วยอัตราขยายถึง hfe+1 เท่าซึ่งถ้า IP มีค่าเปลี่ยนแปลงจาก 1-10ตA และทำให้ hfe มีค่าประมาณ 100 จะได้ค่า IE เปลี่ยนแปลงจาก 100ตA ถึง 1mA
อัตราขยายกระแสยิ่งสูงจะทำให้ผลตอบสนองต่อแสงจะไวขึ้น ค่า hfe สูงๆ จะต้องทำให้รอยต่อระหว่างเบสกับคอลเล็กเตอร์มีพื้นที่มาก แต่ก็ทำให้กระแสรั่วไหลสูงขึ้นด้วย เพราะรอยต่อจะถูกไบอัสกลับ (Revese Bias)
3. โฟโต้ดาร์ลิงตันทรานซิสเตอร์ (Photo DaringtonTransistor)
โฟโต้ดาร์ลิงตันทรานซิสเตอร์ (Photo DaringtonTransistor) คือโฟโต้ทรานซิสเตอร์ 2 ตัวต่อร่วมกันในลักษณะวงจรดาร์ลิงตัน คือต่อในลักษณะขาอิมิตเตอร์(Emitter) ของตัวหนึ่งจะต่อเข้ากับเบส (Base) ของตัวถัดไป ลักษณะการต่อเช่นนี้จะทำให้ทรานซิสเตอร์มีอัตราการขยายสูงขึ้นอีกมาก

ยูเจที (UJT)

ยูเจที (UJT)
1. โครงสร้างและสัญลักษณ์ของยูเจที
ยูเจที (UJT) ย่อมาจาก” ยูนิจังชั่น ทรานซิสเตอร์ Unijunction Transistor” เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่มีโครงสร้างเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N แท่งหนึ่งแล้วทำการต่อขั้วเข้าที่ปลายของสารกึ่งตัวนำนั้น จากนั้นนำแท่งสารกึ่งตัวนำชนิด P มาต่อให้เกิดรอยต่อที่บริเวณตรงกลางแท่งสารกึ่งตัวนำชนิด N ค่อนไปทางด้านบนเล็กน้อย ดังรูปที่ 1 ตรงรอยต่อสารกึ่งตัวนำชนิด N และสารกึ่งตัวนำชนิด P จะเสมือนกับเป็นไดโอดตัวหนึ่งและต่อขาออกจากปลายทั้งสามดังรูปที่ 1 โดยขาที่ต่อออกจากสารกึ่งตัวนำชนิด P จะเป็นขาอิมิตเตอร์ ส่วนขาที่ต่อออกจากแท่งสารกึ่งตัวนำชนิด N ที่ใกล้กับสารกึ่งตัวนำชนิด P เรียกว่าขา B1 และขา B2
จากลักษณะโครงสร้างของยูเจทีตามรูปที่ 1 จะเห็นได้ว่าแท่งสารเอ็นจะมีขาเบส 1 และขาเบส 2 ต่ออยู่ จะเสมือนเป็นตัวต้านทานที่ต่ออยู่ โดยมีไดโอดที่เกิดจากรอยต่อ p-n ต่อระหว่างขาอิมิตเตอร์ กับบริเวณตรงกลางของตัวต้านทาน ดังนั้นลักษณะของวงจรสมมูลดังรูปที่ 2
2. ลักษณะสมบัติของยูเจที เมื่อปรับตัวต้านทานให้เพิ่มแรงดันที่ขา E เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ จะมีกระแสรั่วไหลเพียงเล็กน้อย เมื่อแรงดันที่ขา E เพิ่มขึ้นถึง VP จะทำให้ไดโอดได้รับไบอัสตรงจะทำให้มีกระแสไหลจากขา E ไปยังขา B1 เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และในขณะเดียวกันแรงดันที่ขาอิมิตเตอร์ (VE) จะมีค่าลดลงอย่างรวดเร็วแรงดันนี้จะลดลงเรื่อยๆ จนถึงค่าต่ำสุด (VV) จากนั้นถ้าเพิ่มแรงดันที่ขา E เพิ่มขึ้นเล็กน้อยจนถึงจุดอิ่มตัว (VE(sat)) และถ้าเพิ่มแรงดันสูงขึ้นอีกก็จะทำให้ยูเจทีพังทลายได้ ในทำนองเดียวกันถ้าให้แรงดัน VE มีค่าน้อยกว่าแรงดันที่จุดต่อ RB1และ RB2 ก็จะทำให้ยูเจทีไม่มีกระแสไหลอีกเช่นเคย
RBB = ความต้านทานภายใน UJT ระหว่างขา B1-B2(RBB=RB1+RB2) ประมาณ 4K -10K

VBB = แรงดันที่จ่ายให้ขา B2และB1
Ŋ = อัตราส่วนอินทรินซิก สแตนออฟ มีค่าอยู่ระหว่าง 0.5 - 0.75

VE = เป็นแรงดันป้อนให้ขา E จนทำให้ไดโอดนำกระแส

VD = เป็นแรงดันที่ตกคร่อมไดโอด มีค่าประมาณ 0.6 - 0.7 V
IE = ค่ากระแสไบอัสกลับที่ขา E และขา B2 โดย B1 เปิดวงจร
IE = กระแสที่ขา E ของยูเจที มีค่าไม่เกิน 50mA PEAK

VV = เป็นแรงดันต่ำสุด(Volley Point) ระหว่างขา E กับ B1
IV = คือค่ากระแสที่ไหลในขณะที่แรงดันที่ขา E มีค่าต่ำสุด (VV)
IP = คือค่ากระแสที่ขา E ในขณะแรงดันมีค่า VP
การทำงานของวงจร เริ่มแรกตัวเก็บประจุ C1 จะทำการประจุแรงดันผ่าน R1 จนมีค่าแรงดันสูงขึ้นซึ่งแรงดันที่ตกคร่อมตัวเก็บประจุ C1 นี้จะเป็นแรงดันป้อนให้ขา E (VE) เมื่อแรงดันที่ขาE นี้มีค่าเท่ากับ VP(VP=VD+ ŊVBB ) จะทำให้ไดโอดนำกระแส ความต้านทานระหว่างขา E กับขา B1 ลดลงอย่างรวดเร็วมีกระแสไหลผ่าน มีแรงดันตกคร่อม R2 สูงขึ้นตกคร่อม R3ต่ำสูงในช่วงเวลานี้ตัวเก็บประจุ C 1จะคายประจุผ่านขา E ออกขา B1 ด้วย ทำให้แรงดันที่ขาE ค่าลดลงจนทำให้ยูเจที หยุดนำกระแส ความต้านทานขา E และขา B1 มีค่าสูงขึ้นอีก ก็จะเริ่มการประจุใหม่และยูเจที ก็จะเริ่มรอบการทำงานใหม่อีกครั้งหนึ่ง โดยจะได้สัญญาณที่ขาต่างๆ ดังแสดงในรูป 6 สามารถคำนวณหาคาบเวลาและความถี่ได้จากสูตร
t1 = RC ln [(VBB-VV)/(VBB-VP)] (เวลาในCharge ของ C1)
t2 = (RB1+RB2)C ln (VP/VV) (เวลาใน Discharge ของ C1)
จาก T = t1 + t2
และFosc= 1/T = 1/(t1 + t2)
หรือจะหาค่า Fosc โดยประมาณได้จาสูตร
Fosc = 1/RC ln[1/(1- )]

ไดแอก ( DIAC )

1. โครงสร้างและสัญลักษณ์ของไทรแอก
ไทรแอกเป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่มีขั้วต่อ 3 ขั้ว มีชื่อเรียกว่า A2 (แอโนด 2) , A1 (แอโนด1) และ G (เกต) ไทรแอก (Triac) จะเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่คล้ายๆ กับสวิตช์ไฟฟ้าสำหรับกระแสสลับ แต่มีข้อดีกว่าสวิตช์ธรรมดา คือการเปิด – ปิดวงจรของไทรแอกเร็วกว่าสวิตช์ธรรมดาหลายเท่า จึงทำให้สามารถควบคุมกำลังงานได้ มีลักษณะโครงสร้างดังรูปที่ 1
2. คุณสมบัติของไทรแอก
คุณสมบัติของไทรแอกนั้นมีคุณสมบัติคล้ายกับเอสซีอาร์ตรงที่เมื่อนำกระแสแล้วก็จะนำกระแสตลอดไปเช่นกัน แต่ไทรแอกนั้นมีข้อแตกต่างตรงที่สามารถนำกระแสได้ 2 ทิศทาง ไม่ว่าจะเป็นการไหลของกระแสจาก A1 มายัง A2 หรือกระแสไหลจากไหลจาก A2 มายัง A1 ดังนั้นจึงนิยมใช้ไทรแอกในงานควบคุมกำลังไฟฟ้าที่ต้องการใช้งานทั้งไซเกิลบวกและลบ (ไฟสลับ)
จากคุณสมบัติที่กล่าวมาในเรื่องของการนำกระแสนั้น เราจึงสามารถแบ่งการทำงานของไทรแอก ออกเป็น 4 แบบหรือ 4 ควอทเดรนท์ ( Quadrant ) ดังรูปที่ 2
จากกราฟแสดงลักษณะสมบัติของไทรแอก จะแสดงความสัมพันธ์ของกระแสที่ไหลระหว่าง A2- A1 และแรงดันที่ตกคร่อมทั้งบวกและลบ ในขณะให้แรงดันคร่อม A2- A1 มีค่าเป็นบวกเทียบกับ A1 และถ้ายังไม่มีการจุดชนวน ( Trigger ) แล้ว จะมีค่าแรงดันระหว่าง A2- A1 ค่าๆหนึ่งที่ทำให้มันนำกระแสเองได้ แรงดันนี้คือแรงดันพัง เหมือนกับ SCR แต่ถ้าให้แรงดัน A2- A1 นี้มีค่าน้อยกว่าแรงดันพังทลาย แล้วการทำการจุดชนวน ที่ขาเกต ( G ) ซึ่งกระแสเกตจะมีค่าเป็นบวกหรือลบก็ได้ ไทรแอกจะนำกระแสทันที กราฟความสัมพันธ์และข้อจำกัดต่างๆ จะเหมือนกับ SCR ในทำนองเดียวกันถ้าให้แรงดันที่ A1 มีค่าเป็นบวกเมื่อเทียบกับ A2 ส่วนของกราฟคือแกน X ทางด้านลบจะมีลักษณะคล้ายกันกับด้านบวก ถ้าเพิ่มแรงดันมากขึ้นจนถึงค่าแรงดันพังทลายก็จะทำให้ไทรแอกนำกระแสเองได้ และถ้าหากว่าไม่มีการจำกัดกระแสในตัวไทรแอกแล้ว ไทรแอกจะเกิดการเสียหายได้
ในขณะที่ไทรแอกนำกระแส ถ้าลดค่ากระแสแอโนดลงจนถึงค่ากระแสต่ำสุดที่ยังคงทำให้ไทรแอกนำกระแสได้ ค่ากระแสต่ำสุดนี้ เรียกว่า “โฮลดิ้ง” ( IH :Holding Current ) ก็จะทำให้ไทรแอกหยุดนำกระแส
เนื่องจากไทรแอก สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้ทั้งสองทาง จึงเหมาะกับการนำไปใช้กับไฟสลับมากกว่าเอสซีอาร์ และสำหรับกระแสไฟสลับ (เป็นคลื่นรูปไซน์ )จะมีอยู่ช่วงเวลาหนึ่งช่วงกระแสตัดกับเส้นศูนย์ของกราฟ ) ที่กระแสตกต่ำกว่ากระแสโฮลดิ้ง ดังนั้นจึงทำให้ไทรแอกหยุดนำกระแสเองและจะรอการจุดชนวนใหม่อีกครั้ง และถ้าหากครึ่งลบของสัญญาณไฟสลับเข้ามาก็จะนำกระแสทางด้านลบอีกเช่นเคย และจะหยุดนำกระแสเมื่อค่ากระแสลดลงต่ำกว่ากระแสโฮลดิ้ง
3. วิธีการตรวจสอบและการหาขาของไทรแอกด้วยโอห์มมิเตอร์
ให้พิจารณาจากโครงสร้างพร้อมกับตารางค่าความต้านทานประกอบและปฏิบัติดังนี้
1. ทำการสมมุติขาของไทรแอก เป็นขา A, B และ C หรือขาที่ 1, 2 และ 3 ดังรูปที่ 4 2. นำสายวัดของโอห์มมิเตอร์ทำการวัดที่ขาของไทรแอกเป็นคู่ๆ

เอสซีอาร์ (SCR)

เอสซีอาร์ (SCR)
1. โครงสร้างและสัญลักษณ์ของเอสซีอาร์
เอสซีอาร์ (SCR) ชื่อเต็มคือ ซิลิคอน คอนโทรล เร็คติไฟร์เออร์ (Silicon Control Rectifier) เป็นอุปกรณ์โซลิดสเตท (Solid-State) ที่ทำหน้าที่เป็นสวิตช์เปิด – ปิด (On – Off ) วงจรทางอิเล็กทรอนิกส์ชนิดหนึ่ง อีกทั้งเอสซีอาร์ ยังจัดเป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำประเภท “ไทริสเตอร์” (Thyristor) ข้อดีของสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์คือจะไม่มีหน้าสัมผัสหรือเรียกว่าคอนแท็ค (Contact) ขณะปิด – เปิด จึงไม่ทำให้เกิดประกายไฟที่หน้าสัมผัสจึงมีความปลอดภัยสูงซึ่งสวิตช์ธรรมดาคือแบบกลไกที่มีหน้าสัมผัสจะไม่สามารถนำไปใช้ในบางสถานที่ได้ สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์บางครั้งเรียกว่า “โซลิดสเตทสวิตช์” (Solid State Switch)

ไอซีตั้งเวลา 555 (555 Timer IC )

ไอซีตั้งเวลา 555 (555 Timer IC )
ไอซีตั้งเวลา 555 เป็นไอซีที่ทำหน้าที่กำเนิดสัญญาณตามเวลาที่ออกแบบไว้ โดยสามารถกำหนดได้ด้วยตัวอุปกรณ์ภายนอก ไอซีตั้งเวลา 555 สามารถกำเนิดสัญญาณ อะสเตเบิ้ล (Astable) โมโนสเตเบิล (Monostable) และประยุกต์ใช้งานด้านอื่นๆ ที่เกี่ยวกับการตั้งเวลาได้ดี
ไอซีตั้งเวลา 555 วงจรตั้งเวลาที่มีความเที่ยงตรงค่อนข้างสูง จำเป็นต้องใช้วงจรโมโนสเตเบิล ซึ่งส่วนมากนิยมใช้ไอซีเบอร์ 74121,74122,74123 อย่างไรก็ตาม การควบคุมการจุดชนวน(Trigger) ของสัญญาณอินพุตไอซีตระกูล 74 สามารถกระทำได้ยาก และมีเงื่อนไขมาก แต่ถ้าการหน่วงเวลานานกว่าครึ่งนาที และโหลดต้องการกระแสจะต้องใช้เวลาเบอร์ 555
ในการใช้งานของวงจรโมโนสเตเบิล (Monostable) จะแบ่งเป็น 2 สภาวะ คือสภาวะที่คงที่ และสภาวะที่ไม่คงที่ โดยปกติวงจรโมโนสเตเบิล จะอยู่ในสภาวะคงที่ จนกว่าจะมีสัญญาณจุดชนวนเข้ามากระตุ้น จากนั้นเอาท์พุตจะเปลี่ยนสภาวะจากเดิม เกิดการหน่วงเวลาด้วยค่าของเวลาที่แน่นอน และกลับเข้าสู่สภาวะปกติเช่นเดิม
ไอซีที่นิยมนำมาสร้างเป็นวงจรตั้งเวลาได้ดีที่สุดเบอร์หนึ่งคือ ไอซีเบอร์ 555 เพราะมีคุณสมบัติในการหน่วงเวลาที่ดี และนานพอสมควร
1. คุณสมบัติของไอซี 555 แต่ละขา
1.1 ขา1 กราวด์(Ground)
1.2 ขา 2 ทริกเกอร์ (Trigger) เป็นขาที่มีความไวหรือแรงดันที่มีค่า 1/3 ของแหล่งจ่าย Vcc และจะเกิดการจุดชนวนของอินพุต ทำให้เอาท์พุตเปลี่ยนจากระดับต่ำเป็นระดับสูง โดยทั่วไปความกว้างของพัลซ์ที่จะมาจุดชนวนอินพุตได้นั้นต้องมีค่าเวลามากกว่า 1 uS ขึ้นไป หลังจากจุดชนวนอินพุตแล้ว ทำให้เกิดการหน่วงเวลาของสัญญาณหลายไมโครวินาที ซึ่งจะทำให้ได้ค่าความกว้างต่ำสุดมีค่า 10 uS ขนาดของแรงดันที่เหมาะในการจุดชนวนนี้ มีค่าระหว่าง + Vcc และกราวด์ สำหรับกระแสจุดชนวนที่ต้องการนั้นมีค่า 500 uA
1.3 ขา 3 เอาท์พุต (Output) แรงดันเอาท์พุตที่เกิดขึ้นสำหรับเอาท์พุตระดับสูง มีศักย์ไฟฟ้าต่ำกว่า +Vcc ประมาณ 1.7 v สำหรับเอาท์พุตระดับต่ำนั้น จะขึ้นอยู่กับแล่งจ่ายไฟที่ป้อน เช่น ที่ +Vcc= 5 V เอาท์พุต ระดบต่ำจะมีค่าประมาณ 0.25V ที่ 5 mA และที่ +Vcc =15V เอาท์พุตระดับต่ำจะมีค่าประมาณ 2 V ที่ 100mA
1.4 ขา 4 รีเซต (Reset) เมื่อต้องการให้เอาต์พุตอยู่ในระดับต่ำ ต้องป้อนศักย์ไฟฟ้าที่ขานี้ประมาณ 0.7 V โดยกระแสซิงก์มีค่า 0.1 mA ค่าของเวลาประวิงในการทำให้เอาต์พุตเปลี่ยนเป็นระดับต่ำมีค่า 0.5 ตS ซึ่งค่านี้เป็นค่าเป็นค่าต่ำสุดของความกว้างของพัลส์ที่จะมาควบคุมขานี้ ในกรณีทีไม่ต้องการใช้ขานี้ก็ควรต่อเข้ากับ +VCC
1.5 ขา 5 กระแสซิงก์ ที่เข้ามาขานี้สามารถรับได้ใกล้เคียงกับเอาต์พุต ดังนั้นค่าแรงดันที่มีค่า 2/3 +VCC ซึ่งเป็นแรงดันระดับสูงที่ใช้ในการเปรียบเทียบ ปกติในการทำงานขานี้จะไม่ถูกใช้แต่ควรใช้ตัวเก็บประจุค่า 0.01ตF ต่อลงกราวด์เพื่อไม่ให้ถูกรบกวนจากสัญญาณรบกวนขณะทำงาน
1.6 ขา 6 เทรสโฮล (Threshold) ถ้าศักย์ไฟฟ้าที่ขานี้สูงถึง 2/3 ของ+ Vcc จะเป็นระดับที่มีความไวต่อการเปลี่ยนแปลง คือจะทำให้สภาวะเอาท์พุตเปลี่ยนแปลงจากระดับสูงและระดับต่ำ
1.7 ขา 7 ดิสชาร์จ (Discharge) ขานี้ต่อกับขาคอลเล็กเตอร์ ของทรานซิสเตอร์ซึ่งอยู่ภายในตัวไอซี โดยขาอิมิเตอร์ต่อวงกราวด์ ทรานซิสเตอร์นี้จะทำหน้าที่กำหนดเวลาของระดับเอาท์พุต ถ้าเอาท์พุตอยู่ในระดับต่ำ ทรานซิสเตอร์นี้จะมีความต้านทานต่ำ ในขณะที่ทรานซิสเตอร์มีความต้านทานต่ำ ตัวเก็บประจุจะสามารถคายประจุผ่านทรานซิสเตอร์นี้ได้
1.8 ขา 8 ไฟเลี้ยง (+Vcc) ต้องการแหล่งจ่ายไฟตรงที่มีศักย์บวก มีค่าอยู่ระหว่าง 5 โวลท์ ถึง 15 โวลท์ แม้ว่าจะทำงานในช่วงแรงดันที่ต่างกัน แต่ละช่วงของเวลาทำงานที่เปลี่ยนไปยังคงมีค่าน้อยมาก คือ ร้อยละ 0.1 ต่อการเปลี่ยนแปลงแรงดัน 1 โวลท์
การทำงานของวงจรทั้งแบบโมโนสเตเบิล (Monostable) และแบบอะสเตเบิล (Astable)ทรานซิสเตอร์ตัวนี้จะทำหน้าที่เป็นสวิตซ์ เพื่อควบคุมการเก็บประจุและคายประจุ ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุเป็นตัวกำหนดเวลาเมื่อทรานซิสเตอร์ทำงานในภาวะอิ่มตัวศักย์ไฟฟ้าที่ขา 7 นี้ มีค่า 100 mA ที่กระแสซิงก์ 5 mA หรือน้อยกว่า เมื่อทรานซิสเตอร์ทำงานสภาวะออฟ จะมีกระแสไหลผ่านขา 7 นี้ประมาณ 20 nA คุณสมบัติของขา 7 นี้เป็นตัวจำกัดค่าของตัวเก็บประจุและตัวต้านทาน คือจะต้องมีค่าไม่มากจนเกินไป เพราะกระแสที่รั่วไหลผ่านตัวต้านทานมาประจุ (Charge) ที่ตัวเก็บประจุ ต้องมีค่ามากกว่ากระแสรั่วไหลของทรานซิสเตอร์(Transistor)
2. วงจรอะสเตเบิลโดยใช้ไอซี 555
t1 = 0.693(Rt1+Rt2)Ct t2 = 0.693Rt2Ct
T = 0.693(Rt1+2Rt2)Ct
เมื่อ t1 = ช่วงเวลาที่มีค่ามาก (ON) t2 = ช่วงเวลาที่มีค่าน้อย (OFF)
T = เวลารวมทั้งหมด (t1+t2)
3. การทำงานของวงจร
1. เมื่อป้อนแหล่งจ่าย +VCC เข้าวงจรจะมีกระแสไฟฟ้าส่วนหนึ่งไหลผ่าน Rt1และ Rt2 มาประจุที่ Ct ทำให้แรงดันที่ตกคร่อม Ct มีค่าสูงขึ้นจนถึง 1/3 ของแหล่งจ่าย +Vcc ขา 2 ซึ่งมีความไวต่อแรงดันนี้ จะจุดชนวน ( Trigger ) ทำให้เอาท์พุต เปลี่ยนจากระดับต่ำ ( Low ) เป็นระดับสูง ( High ) ทันที
2. แรงดันที่ตกคร่อม Ct จะมีค่าสูงขึ้นเรื่อยจนมีระดับแรงดัน 2/3 ของแหล่งจ่าย +Vcc ขา 6 ซึ่งมีความไวต่อแรงดันนี้ จะตรวจจับทำให้เอาท์พุท เปลี่ยนจากระดับสูงเป็นระดับต่ำและเป็นผลทำให้ขา 7 มีความต้านทานต่ำ Ct จะคายประจุผ่าน Rt2 ที่ต่ออยู่กับขา 6 มีความไวต่อระดับของศักย์ไฟฟ้าขนาดนี้ด้วย จึงทำให้เอาท์พุท เปลี่ยนจากระดับต่ำเป็นระดับสูงอีกครั้ง
3. การที่เอาต์พุต ( Output ) เปลี่ยนจากระดับของศักย์ไฟฟ้าต่ำเป็นระดับสูงทำให้ขา 7 มีความต้านทานสูงตัวเก็บประจุ Ct ประจุผ่าน Rt1 และ Rt2 ใหม่อีกครั้งซึ่งทั้งหมดนี้ก็เป็นหนึ่งรอบของการทำงาน
4. การเลือกใช้ตัวต้านทานและตัวเก็บประจุในวงจรตั้งเวลา
1. กำหนด Rt ไม่ให้มีค่าต่ำกว่า 10k เพราะต้องการประหยัดพลังงานและไม่ต้องการให้ความกว้างของพัลซ์แคบเกินไป
2. ค่าต่ำสุดของตัวเก็บประจุมีค่า 100 PF นั้นกำหนดขึ้นมาเพื่อป้องกันผลที่อาจจะเกิดจากความจุค้าง
3. ค่าสูงสุดของ Rt กำหนดจากระแสรั่วไหลของเทรสโฮล (Treshole) รวมกับกระแสรั่วไหลที่ขาดิสชาร์จ (Dischage) และกระแสรั่วไหลของตัวเก็บประจุดังนั้นการกำหนดค่า ของ Rt ต้องทำให้กระแสไหลผ่านมีค่ามากกว่ากระแสเทรสโฮล รวมกับกระแสรั่วไหลที่ขาดิสชาร์จ และกระแสรั่วไหลที่ตัวเก็บประจุอย่างน้อย 1 เท่า (สำหรับวงจรที่ต้องการความเที่ยงตรงสูงควรมีค่ามากกว่า 100 เท่า)
4. ค่าสูงสุดของตัวเก็บประจุถูกจำกัดอยู่ที่ค่ากระแสรั่วไหลไม่ใช่ค่าความจุ แต่ค่าของกระแสรั่วไหลนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของตัวเก็บประจุและการใช้งานด้วย โดยทั่วไปตัวเก็บประจุที่มีค่าของกระแสรั่วไหลต่ำ สามารถมีค่าได้สูงถึง 1000 uF
5. สำหรับงานโดยทั่วไป สัมประสิทธิ์ต่ออุณหภูมิของตัวต้านทานที่ใช้ควรใช้อยู่ในช่วง 200 ถึง 500 ppm/C ทั้งชนิดคาร์บอนและคาร์บอนฟิล์ม ใช้ค่าผิดพลาด ถึง ร้อยละ10
6. สำหรับงานที่ต้องการความเที่ยงตรงสูง ตัวต้านทานควรใช้ชนิดฟิล์มโลหะ ที่มีค่าความผิดพลาด ถึง ร้อยละ 5 สัมประสิทธิ์ต่ออุณหภูมิมีค่า 25 ถึง 100 ppm/C
7. โดยทั่วไปตัวต้านทานที่ใช้มักมีค่าอยู่ระหว่าง 100 โอห์ม ถึง 1 เมกะโอห์ม แต่ถ้าต้องการใช้ค่าความต้านทานสูงมากกว่านั้น ควรใช้ตัวต้านทานที่มีความแน่นอนละเสถียรภาพต่ออุณหภูมิดี ซึ่งหาได้ยากและราคาแพง
8. ตัวต้านทานที่ใช้กำหนดค่าเวลา ควรหลีกเลี่ยงการใช้ตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งแบบคาร์บอน ถ้าจำเป็นต้องใช้ให้อยู่ในช่วงแคบๆ เพราะว่ามีค่าสัมประสิทธิ์ต่ออุณหภูมิสูง ในกรณีที่ต้องการให้ปรับได้ช่วงกว้าง ควรใช้ตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้แบบเซอร์เมต แต่ถ้าใช้ตัวต้านทานชนิดนี้จะมีค่าความต้านทานต่ำ ในกรณีแหล่งจ่ายไฟมีค่ามาก ไม่ควรให้ตัวต้านทานชนิดนี้รับพลังงานเกิน 1 ใน 5 ของอัตรากำลังที่จะทนได้
9. ตัวเก็บประจุไม่ควรใช้ขนาดใหญ่ และควรใช้ค่าผิดพลาดไม่เกินร้อยละ 5 มีกระแสรั่วไหลต่ำ มีสัมประสิทธิ์ต่ออุณหภูมิต่ำ และไดอิเล็กตริกมีการดูดกลืนดี
ตัวเก็บประจุที่มีกระแสรั่วไหลต่ำนั้น สามารถประจุไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายกระแสคงที่ ที่มีค่า 1 uA ได้ ซึ่งหมายความว่ากระแสรั่วไหลของตัวเก็บประจุเอง มีค่าน้อยกว่าแหล่งจ่ายกระแสที่จ่ายให้ตัวเก็บประจุ ซึ่งจะต้องน้อยกว่าตลอดเงื่อนไขของแรงดันขณะทำงาน
10. ตัวเก็บประจุจะต้องสามารถประจุและคายประจุได้ เมื่อปลายขั้วทั้งสองต่อถึงกัน ไดอิเล็กตริกต้องไม่เก็บพลังงานค้างขณะทำการประจุ ซึ่งถ้ามีการเก็บพลังงานไว้หลายเปอร์เซ็นต์แล้ว จะเป็นผลเสียในการตั้งเวลา คือเวลาที่ตั้งจะไม่เริ่มจากศูนย์ ควรหลีกเลี่ยงการใช้ตัวเก็บประจุที่มีไดอิเล็กตริกดูดกลืนสูง ในวงจรตั้งเวลาซึ่งรวมทั้งตัวเก็บประจุชนิดกระดาษ,เซรามิคและไมก้าบางชนิด ซึ่งมีการดูดกลืนของไดอิเล็กตริกสูงถึงร้อยละ 3 ถึง 5 ตัวเก็บประจุที่ควรใช้ ได้แก่ พลาสติกฟิล์ม , โพลี่สไตรีน ,โพลี่คาบอเนต สำหรับตัวเก็บประจุชนิดโพลี่คาบอเนตมีการดูดกลืนของไดอิเล็กตริกน้อยกว่าร้อยละ 1 และตัวเก็บประจุชนิดโพลี่สไตรีน หรือ พารลี่รีน จะมีการดูดกลืนของไดอิเล็กตริกน้อยกว่าร้อยละ0.1 สำหรับตัวเก็บประจุที่มีไดอิเล็กตริกแบบเทฟลอนยิ่งเหมาะกับวงจรตั้งเวลา แต่ราคาค่อนข้างแพง
10.1โพลี่สไตรีน(Polystyrene) ถือว่าเป็นไดอิเล็กตริกที่ดีที่สุด เมื่อเทียบกับความเชื่อถือและราคา แต่มีข้อจำกัด คือ สามารถใช้กับอุณหภูมิที่ไม่เกินกว่า 85 องศา และค่าตัวเก็บประจุไม่เกิน 1 uF ค่าความผิดพลาดไม่เกินร้อยละ 1 ค่าสัมประสิทธิ์ต่ออุณหภูมิเป็นเชิงเส้น ซึ่งทำให้สามารถทำการชดเชยโดยใช้เทอร์มิสเตอร์ได้ถ้าจำเป็น
10.2 พาลี่รีน (Palyrene) เป็นตัวเก็บประจุที่มีไดอิเล็กตริกเหมือนยูเนี่ยนคาร์ไบต์ มีค่าตั้งแต่ 0.001uF ค่าผิดพลาดไม่เกินร้อยละ 1 ค่าผิดพลาดร้อยละ 0.5 ค่าสัมประสิทธิ์ต่ออุณหภูมิเป็นเชิงเส้นมีค่า 200 30 ppm/C ใช้งานที่อุณหภูมิ -55 c ถึง 125 c
10.3 โพลี่คาบอเนต (Polycabonate) เป็นตัวเก็บประจุที่สามารถให้ค่าความจุได้หลาย 10uF ค่าสัมประสิทธิ์ต่ออุณหภูมิไม่เป็นเชิงเส้นเท่ากับตัวเก็บประจุชนิดโพลี่สไตรีน หรือพาลี่รีน ซึ่งไม่สามารถชดเชยได้ง่าย สำหรับการทำงานในช่วงอุณหภูมิ 0c ถึง 70 c ไม่จำเป็นต้องทำการชดเชย ค่าผิดพลาดของตัวเก็บประจุชนิดนี้ ร้อยละ 1
11. ตัวเก็บประจุชนิดอิเล็กโทรลิตริก (Electrolytic Capacitor) ไม่ควรใช้เนื่องจากมีค่าผิดพลาดมากเสถียรภาพไม่ดี ยกเว้นจะใช้ในวงจรที่ไม่ต้องการความแน่นอน แทนตาอิเล็กโทรลิติก (Tanta Electroly Capacitor) สามารถใช้งานในวงจรตั้งเวลาได้ดี แต่ต้องอยู่ในช่วงอุณหภูมิ 0 ถึง 50 c การทำงานอาศัยแรงดัน จะช่วยควบคุมกระแสรั่วไหลสำหรับตัวเก็บประจุชนิดนี้เพราะกระแสของตัวเก็บชนิดนี้ มีค่าหลายไมโครแอมป์ ซึ่งจำเป็นต้องลดช่วงของการใช้งานของตัวต้านทานลง
5. ไอซีเบอร์ 555 ที่ใช้ในการค้า
ไอซีเบอร์ 555 ที่ใช้ในทางการค้าจะใช้ทำงานในช่วงอุณหภูมิระหว่าง 0 0 C ถึง 70 0C ในการตั้งเวลาอย่างง่ายโดยใช้วงจรโมโนสเตเบิ้ล หาคาบเวลาโดยใช้สมการ T = 1.1 RtCt ซึ่งจะมีค่าความผิดพลาดร้อยละ 1 ( ไม่รวมค่าความผิดพลาดอันเกิดจาก Rt , Ct ) ส่วนวงจรอะสเตเบิ้ลมีค่าความผิดพลาดประมาณร้อยละ 2 สำหรับวงจรโมโนสเตเบิ้ล ผลจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิทำให้เวลาผิดพลาดไป 50 ppm/0C หรือร้อยละ 0.005/0C ส่วนวงจรอะสเตเบิ้ลผิดพลาดประมาณ 150 ppm/0C และผลของการเปลี่ยนแปลงแรงดันที่ป้อนให้กับวงจรสามารถทำให้เวลาผิดพลาดไปร้อยละ 0.1/V กระแสเอาต์พุตทั้งซิงก์และซอร์สมีค่า 20 mA ไอซีเบอร์ 555 นี้กินกระแสประมาณ 3 mA ที่ 5 V หรือ 10 mA ที่ 15 V ( ไม่รวมกระแสโหลด )
อย่างไรก็ตามยังมีไอซีเบอร์ 755 ซึ่งมีไอซีตั้งเวลาแบบซีมอส สามารถใช้แทนไอซีตั้งเวลาเบอร์ 555 ได้โดยตรงในวงจรเกือบทั้งหมด แต่มีข้อดีเหนือกว่าไอซีเบอร์ 555 ดังนี้
1. กินไฟน้อยกว่ามาก คือ ดึงกระแสในภาวะปกติไม่มากกว่า 0.3 mA ( 555 ดึงกระแสไม่มากกว่า 15 mA )
2. ใช้ได้กับแรงดันไฟเลี้ยงได้กว้างมาก คือ จาก +2 V ถึง +18 V ( 555 ใช้ได้กับ +4.5 V ถึง +15 V )
3. ใช้งานเป็นวงจรอะสเตเบิ้ล ( Astable ) ได้กับความถี่สูง ได้ไม่น้อยกว่า 500 KHZ
4. อินพุตทั้งหมดเช่น ขาทริกเกอร์ ( Tigger ) ขารีเซต ( Reset ) ขาเทรสโฮล ( Tresshold) ดึงกระแสน้อยมาก คือ เพียงประมาณ 0.02 เท่านั้น ( 555 ถึงประมาณ 2 ) จึงทำให้ใช้ค่าความต้านทานและตัวเก็บประจุในส่วนตั้งเวลาได้สูงมาก ดังนั้นจึงสามารถออกแบบวงจรตั้งเวลาได้นานกว่า 555 ธรรมดามาก
5. ระหว่างการเปลี่ยนแปลงสภาวะของเอาต์พุต ( Output ) จะดึงกระแสเสิร์จจากแหล่งจ่ายไฟน้อยมาก คือ เพียง 2 – 3 mA เท่านั้น ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีตัวเก็บประจุต่อที่ขา 5 และคร่อมไฟเลี้ยงเพื่อรักษาแรงดันให้คงที่ดังเช่น วงจร 555 ทั่วๆไป จึงสามารถประหยัดตัวเก็บประจุไปได้ 2 ตัวเลยทีเดียว และไม่เกิดสัญญาณไปรบกวนมาก อย่างไรก็ตามเวลาใช้งานไอซี 555 ก็ต้องระวังเช่นเดียวกับไอวีซีมอสอื่นๆ คือ อย่าให้แรงดันอินพุต ( V ) ที่ขาต่างๆ ในภาวะใดๆ มีค่าสูงกว่าแรงดันไฟเลี้ยงที่กับตัวไอซีเกินกว่า 0.3 V และไม่ต่ำกว่า - 0.3 V มิฉะนั้นไอซีจะเสียหายได้และถ้าเป็นไปได้ควรเปิดไฟเลี้ยงวงจรไอซีเบอร์นี้ไว้ก่อนจะป้อนแรงดันอินพุตเข้าที่ขาต่างๆ ของไอซี

ทรานซิสเตอร์ (Transistor)

ทรานซิสเตอร์ (Transistor)
1. ชนิดของทรานซิสเตอร์
การแบ่งชนิดของทรานซิสเตอร์สามารถแบ่งออกได้หลายวิธีแล้วแต่ผู้ผลิตว่าการแบ่งชนิดของทรานซิสเตอร์จะยึดถือรูปลักษณ์แบบไหน ถ้าแบ่งในรูปของการใช้งานก็จะแบ่งออกเป็น ทรานซิสเตอร์ที่ทำหน้าที่สวิทชิ่ง ทรานซิสเตอร์กำลัง ทรานซิสเตอร์ความถี่สูง ฯลฯ การแบ่งอีกวิธีหนึ่งซึ่งนิยมใช้กันมากในยุคแรกๆ คือ การแบ่งโดยใช้สารที่นำมาสร้างเป็นเกณฑ์ซึ่งสามารถแบ่งออกได้ 2 ประเภทคือ
1.1 เยอรมันเนียมทรานซิสเตอร์ (Germanium transistor) เป็นทรานซิสเตอร์ยุคแรกๆ และเป็นชนิดที่มีกระแสรั่วไหลมากจึงไม่ค่อยมีผู้นิยมใช้
1.2 ซิลิกอนทรานซิสเตอร์ (Silicon Transistor) เป็นทรานซิสเตอร์ที่มีประสิทธิภาพสูง มีกระแสรั่วไหลน้อย (Leakage Current) เป็นทรานซิสเตอร์ที่ใช้กันมากในยุคปัจจุบัน
2 โครงสร้างและสัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์
เนื่องจากทรานซิสเตอร์ถูกสร้างขึ้นมาจากสารกึ่งตัวนำชนิดพี (P) และเอ็น (N) ซึ่งนำมาต่อกัน 3 ชิ้น ทำให้เกิดรอยต่อขึ้นระหว่างเนื้อสาร 2 รอยต่อ หรือเรียกว่าจังชั่น (Junction) โดยที่สารที่อยู่ตรงกลางจะเป็นคนละชนิดกับสารที่อยู่หัวและท้าย มีขาต่อออกมาสำหรับนำไปใช้งาน 3 ขา ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงแบ่งออกเป็น 2 ชนิดตามโครงสร้างของสารที่นำมาใช้คือ
1. ทรานซิสเตอร์ชนิด พี เอ็น พี (PNP)
2. ทรานซิสเตอร์ชนิด เอ็นพีเอ็น (NPN)

ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN
เป็นทรานซิสเตอร์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำชนิด N ชนิด P และชนิด N มาต่อเรียงกันตามลำดับ แล้วต่อสายออกมา 3 สาย เพื่อเป็นขาต่อกับวงจรสารกึ่งตัวนำชนิด P ซึ่งอยู่ตรงกลางจะเป็นจุดร่วม สารกึ่งตัวนำชนิด N จะทำหน้าที่จ่ายอิเล็กตรอนซึ่งจะไหลเป็นกระแสในวงจรส่วนนี้เราเรียกว่า อิมิตเตอร์ อิเล็กตรอนจะเคลื่อนที่ผ่านสารกึ่งตัวนำชนิด P ซึ่งเราเรียกว่าเบสส่วนเบสนี้จะเป็นตัวคอยควบคุมอิเล็กตรอนให้ไหลไปยังสารกึ่งตัวนำชนิด N ถัดไปได้มากหรือน้อยอิเล็กตรอนส่วนที่ผ่านเบสมาก็จะเคลื่อนที่มายังสารกึ่งตัวนำชนิด N ซึ่งเราเรียกว่า คอลเลคเตอร์ และกลายเป็นกระแสไหลในวงจรภายนอกต่อไป


ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP
คือทรานซิสเตอร์ที่สร้างจากสารกึ่งตัวนำชนิดพี ชนิดเอ็น และชนิดพี มาเรียงกันตามลำดับแล้วต่อสายจากแต่ละชิ้นส่วนออกมาเป็น 3 สายเพื่อต่อกับวงจรสารกึ่งตัวนำเอ็นจะเป็นจุดร่วม

4. ขาของทรานซิสเตอร์
1. ขาคอลเลคเตอร์ (Collector) เรียกย่อๆ ว่าขา C เป็นขาที่มีโครงสร้างในการโด๊ปสารใหญ่ที่สุด
2. ขาอิมิตเตอร์ (Emitter) เรียกย่อๆ ว่าขา E เป็นขาที่มีโครงสร้างใหญ่รองลงมาและจะอยู่คนละด้านกับขาคอลเลคเตอร์
3. ขาเบส (Base) เรียกย่อๆ ว่าขา B เป็นส่วนที่อยู่ตรงกลางระหว่าง C และ E มีพื้นที่ของโครงสร้างแคบที่สุดเมื่อเทียบกับอีก 2 ส่วน เมื่อจำแนกลักษณะการต่อตัวทรานซิสเตอร์จึงคล้ายกับการนำเอาไดโอด 2 ตัวมาต่อกัน
5. การทำงานของทรานซิสเตอร์
จากการศึกษาเกี่ยวกับการไหลของกระแสภายในวงจรสารกึ่งตัวนำ การที่เราจะทำให้เกิดการไหลของกระแสหรือให้ทรานซิสเตอร์ทำงานได้นั้น จำเป็นจะต้องให้ไบอัสและกระแสที่ปรากฎทางด้านเอาท์พุทเราต้องสามารถควบคุมค่าของกระแสได้ด้วยจึงจะทำให้ทรานซิสเตอร์ขยายสัญญาณได้ตามความต้องการ
การอธิบายการทำงานของทรานซิสเตอร์จำเป็นจะต้องเข้าใจการไหลในรูปของโฮลและอิเล็กตรอน รวมถึงการไบอัสด้วยซึ่งการไบอัสเป็นวิธีการที่จะทำให้ทรานซิสเตอร์พร้อมที่จะทำงานนั่นเอง ในกรณีของทรานซิสเตอร์มี 3 ขา การป้องกันแรงเคลื่อนที่เหมาะสมหรือไบอัสที่ถูกต้องจะทำให้ทรานซิสเตอร์ทำงานได้
เมื่อพิจารณาโครงสร้างของทรานซิสเตอร์แล้วจะสามารถจัดรูปแบบการขยายสัญญาณโดยต้องมีอินพุทและเอาท์พุท เมื่อให้ขาหนึ่งเป็นอินพุทขาหนึ่งเป็นเอาท์พุท ขาที่เหลือก็จะต้องเป็นจุดร่วม (Common) อินพุทกับเอาท์พุท จากหลักการดังกล่าวเรากำหนดให้ระหว่าง B กับ E เป็นอินพุท (Input) และระหว่าง B กับ C เป็นเอาท์พุท (Out put) ดังนั้นจะสามารถจัดรูปแบบการขยายได้ 3 แบบหรือ 3 คอมมอน
เนื่องจากวัตถุประสงค์ของทรานซิสเตอร์สร้างมาจากหลักการที่ต้องการให้กระแสทางด้านอินพุทไปควบคุมกระแสเอาท์พุท ดังนั้นจะต้องไบอัสทางด้านเอาท์พุทเป็นไบอัสแบบย้อนกลับ (Reverse Bias) ถ้าให้ไบอัสตรงจะทำให้ทางด้านเอาท์พุทเป็นอิสระไม่ครบวงจรเอาท์พุท ทางด้านอินพุทจะให้ไบอัสตรง (Forward Bias) และแรงเคลื่อนที่มาไบอัสนี้ไม่จำเป็นจะต้องเป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่มีค่าสูงแต่อย่างไร เพราะถ้าให้กระแสอินพุทสูงเกินไปจะทำให้กระแสเอาท์พุทเกิดการอิ่มตัว


รูปที่ 3 การจัดอินพุทและเอาท์พุท


6. การให้ไบอัสทรานซิสเตอร์
ทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด NPN และ PNP เมื่อนำไปใช้งานไม่ว่าจะใช้ในวงจรขยายสัญญาณหรือทำงานเป็นสวิตช์จะต้องทำการจัดแรงไฟให้เหมาะสมหรือเรียกว่าการให้ไบอัส (Bias) ให้ทรานซิสเตอร์ก่อน ทรานซิสเตอร์จึงจะทำงานได้โดยใช้หลักการไบอัสดังนี้
1. ไบอัสตรง (Forward Bias) ให้กับรอยต่อระหว่างอิมิตเตอร์กับเบส
2. ไบอัสกลับ (Reverse Bias) ให้กับรอยต่อระหว่างคอลเลคเตอร์กับเบส

การให้ไบอัสทรานซิสเตอร์ชนิด NPN

รูปที่ 4 การให้ไบอัสของทรานซิสเตอร์ชนิด NPN

จากวงจร
B1 และ B2 เป็นแรงดันไฟฟ้าป้อนเป็นไบอัสให้ขาต่างๆ ของทรานซิสเตอร์ NPN
B1 เป็นไบอัสตรงระหว่าง B-E ความต้านทานระหว่าง B-E จะต่ำมาก
B2 เป็นไบอัสกลับระหว่าง B-C ความต้านทานระหว่าง B-C จะสูงมาก
ฉะนั้นกระแสอิเล็กตรอนจะไหลในวงจร B-E ครบวงจรและอิเล็กตรอนในสารกึ่งตัวนำชนิด N จะเข้าประจุในสาร P ทันทีทันใด จึงเกิดแรงดันผลักดันให้อิเล็กตรอนเลื่อนตัวไปขา C กระแสอิเล็กตรอนจะผ่าน B1-B2 ครบวงจรทางขา E
จากรูปที่ 4 สำหรับทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ก็เช่นกัน การให้ไบอัสทางด้านอินพุทเป็นแบบฟอร์เวิร์ดไบอัสให้ไบอัสทางเอาท์พุทเป็นแบบรีเวิร์สไบอัส ในลักษณะเช่นนี้ถ้าใช้กระแสนิยมเป็นก็จะได้ทิศทางการไหลของกระแสทางอินพุท จากขาเบสไปยังอีมิตเตอร์ อย่างไรก็ตามเราได้ทราบแล้วว่าที่ขาเบสนั้นถูกโด๊ปไว้แคบมากจึงทำให้ประจุส่วนใหญ่ไม่สามารถที่จะไหลไปได้จะต้องให้รีเวิร์สไบอัสระหว่างเบสกับคอลเลคเตอร์เป็นบวกมากๆ เพื่อผลักประจุเหล่านี้ให้เคลื่อนที่ไปยังอีมิตเตอร์ เช่นเดียวกันถ้าดูจากทิศทางการไหลของกระแสแล้วสามารถสรุปได้ว่าIE = IB + IC
การไล่ทิศทางการไหลของกระแสอีกแบบหนึ่งซึ่งนิยมไล่จากขั้วลบไปหาขั้วบวกซึ่งเราเรียกว่า การไล่แบบกระแสอิเล็กตรอนนั้น ทิศทางของกระแสจะทวนหัวลูกศรของสัญลักษณ์ทรานซิสเตอร์ แต่ผลที่ออกมาจะเหมือนกันทุกประการทั้งนี้เพราะการไหลของกระแส ไบโพล่าร์ก็คือ การแลกเปลี่ยนประจุกันระหว่างโฮลกับอิเล็กตรอนนั่นเอง
การให้ไบอัสทรานซิสเตอร์ชนิด PNP

รูปที่ 5 การให้ไบอัสทรานซิสเตอร์ชนิด PNP
จากวงจร
B1 และ B2 เป็นแรงดันไฟฟ้าป้อนเป็นไบอัสให้ขาต่างๆ ของทรานซิสเตอร์ PNP
B1 เป็นไบอัสตรงระหว่าง B-E ความต้านทานระหว่าง B-E จะต่ำมาก
B2 เป็นไบอัสกลับระหว่าง B-C ความต้านทานระหว่าง B-C จะสูงมาก
ฉะนั้นกระแสอิเล็กตรอนจะไหลในวงจร B ไป E สนามไฟฟ้าลบใน N จึงลดต่ำลงอิเล็กตรอนจากขา C จึงผ่าน B ไป E ผ่าน B2-B1 ครบวงจร ลักษณะการทำงานในตัวของทรานซิสเตอร์ PNP คล้ายกับหลุมหรือโฮลทางขา E วิ่งผ่าน B ไปยังขา C รับเอาอิเล็กตรอนหรือไฟลบจาก B1 จึงทำให้เกิดกระแสอิเล็กตรอนไหลครบวงจร
จากรูปที่ 5 เมื่อให้เบสกับอิมิตเตอร์ได้รับไบอัสแบบฟอร์เวิร์ด ทำให้มีกระแสไหลจากอีมิตเตอร์ไปยังเบส (ตามทิศทางหัวลูกศร) ซึ่งเราเรียกว่า กระแสเบส ย่อด้วย IB กระแสที่ไหลมีค่าประมาณ 2-5 % ของค่ากระแสทั้งหมด เนื่องจากที่ขาเบสนั้นสารที่โด๊ปมีพื้นที่น้อยมากจึงทำให้ประจุจำนวนมากของโฮลมารออยู่ที่ขาเบส ถ้าให้ไบอัสระหว่างเบสกับคอลเลคเตอร์แบบรีเวิร์สมากๆ จะทำให้มีกระแสไหลจากคอลเลคเตอร์ไปยังอีมิตเตอร์ได้ เรียกว่า กระแสคอลเลคเตอร์ ย่อด้วย IC กระแสที่ไหลจะมีค่าประมาณ 95-98 % ของกระแสทั้งหมดซึ่งสามารถสรุปได้ว่าIE = IC + IB
IE คือ กระแสอีมิตเตอร์มีค่าเท่ากับ 100 %
IC คือ กระแสคอลเลคเตอร์ มีค่าเท่ากับ 95-98 %
IB คือ กระแสเบส มีค่าเท่ากับ 2-5 %
VBE คือ แรงไฟไบอัสหรือศักย์ตกคร่อมระหว่างเบสกับอีมิตเตอร์ในขณะที่ทรานซิสเตอร์ทำงานปกติ
Bias ของเยอรมันเนียมทรานซิสเตอร์มีค่า 0.2-0.3 โวลท์
Bias ของซิลิคอนทรานซิสเตอร์ มีค่า 0.6-0.7 โวลท์