04222301 reviews [โหมดความเข้ากันได้] of diode.pdf · a. suadet...
TRANSCRIPT
AJAMANGALA UNIVERSITY of TECHNOLOGY SRIVIJAYAMUTSV, ELECTRONIC ENGINEERINGR
Electronics Circuit Analysis
อาจารยผสอน : อภรกษ เสอเดช
การวเคราะหวงจรอเลกทรอนกส
Email : [email protected]
Website : www.suadet.yolasite.com
AJAMANGALA UNIVERSITY of TECHNOLOGY SRIVIJAYAMUTSV, ELECTRONIC ENGINEERINGR
Diode, BJT, and MOSFET
ทบทวนอปกรณอเลกทรอนกส
A. Suadet Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET 4
ลกษณะตวถงของไดโอดทมขายทวไป
A. Suadet 5
1. ไดโอดเรกตฟาย (Rectifier Diode)
ไดโอดประเภทนจะใชในวงจรเรยงกระแส (Rectifier) หรอวงจรแปลงไฟสลบเปนไฟตรงนนเอง
โดยไดโอดทพบเหนกนสวนใหญจะเปนไดโอดประเภทน
ชนดของไดโอด (DIODE)
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 6
2. ไดโอดกาลง (Power Diode)
ไดโอดประเภทนจะมลกษณะเปนโลหะขนาดใหญ เพอชวยในการระบายความรอนภายในตว
สวนใหญจะใชในงานแหลงจายกาลง ซงมกระแสสง
ชนดของไดโอด (DIODE)
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 7
3. ซเนอรไดโอด (Zener Diode)
เปนไดโอดทออกแบบมาเปนพเศษโดยจะทางานในสภาวะไบอสกลบและมคณสมบตใน การ
รกษาระดบแรงดนไฟฟาตกครอมตวมนใหมคาคงท จงนยมใชในวงจรรกษาระดบ
แรงดนไฟฟา (Voltage Regulator)
ชนดของไดโอด (DIODE)
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 8
4. ไดโอดดเทคเตอร (Detector Diode)
ไดโอดประเภทนจะใชในวงจรเครองรบ - สงวทย โดยใชเปนตวแยกสญญาณวทย หรอ
ลดสญญาณรบกวน
ชนดของไดโอด (DIODE)
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 9
5. ไดโอดเปลงแสง (Light Emitting Diode, LED)
แอลอด (LED) เปนไดโอดทออกแบบมาเปนพเศษโดยเมอไดรบแรงดนไบอสตรง จะเปลงแสง
ออกมาได ซงมทง สแดง เขยว ฟา สม เหลอง ฯลฯ ตามสารทใชทา มกใชในสวนของการแสดงผล
ในวงจรอเลกทรอนกส เพราะกนไฟนอยกวาหลอดมาก
ชนดของไดโอด (DIODE)
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 10
6. ไดโอดรบแสง (Photo Diode)
ไดโอดทออกแบบมาเพอปรบเปลยนคาตามความเขมของแสงทเขามา โดยจะมลกษณะเปนชอง
หนาตางเลก ๆ ไวใชในการรบแสง ซงอาจเปนแสงสวางธรรมดาหรอแสงอนฟาเรด มกใชกบ
วงจรตรวจจบสญญาณ หรอในวงจรควบคมระยะไกล หรอท เรยกวา รโมท
ชนดของไดโอด (DIODE)
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 11
คณสมบตของไดโอดในทางอดมคต
• ไดโอดเปนอปกรณทม 2 ขา อนไดแก
- ขาแอโนด (Anode) ทางานเปนขวบวก
- ขาแคโธด (Cathode) ทางานเปนขวลบ
- ถาไบอสตรง→ไดโอดทางาน→เสมอนลดวงจร (short)
- ถาไบอสกลบ→ไดโอดไมทางาน→เสมอนเปดวงจร (open)
สญลกษณและการทางานของไดโอด
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 12
ตวอยางการประยกตใชงาน : วงจรเรคตไฟเออร
เมอแรงดนเปนซกบวก ไดโอดยอมใหกระแสไหลผานได และดงนน
แรงดนเอาตพตจะมเฉพาะทเปน บวก
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 13
ตวอยางการประยกตใชงาน : วงจรลอจกเกทไดโอด
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 14
คณลกษณะของไดโอดรอยตอ
กราฟความสมพนธระหวางกระแส-แรงดนของไดโอด
(1) ยานการทางานไบอสตรง
โดยทแรงดน v > 0
(2) ยานการทางานไบอสกลบ
โดยทแรงดน -VZK<v < 0
(3) ยานการทางานพงทลาย
โดยทแรงดน v < –VZK
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 15
สมการกระแสของไดโอด
• ยานการทางานไบอสตรง (Forward-Bias Region)
สมการความสมพนธระหวางกระแส-แรงดนของไดโอดมคาประมาณเทากบ
VT คอ แรงดนทขนอยกบอณหภม (ประมาณ 25 mV ทอณหภมหอง)
IS คอ กระแสอมตว (อยในชวง 10-15 A)
k คอ คาคงทของ Boltzmann มคาเทากบ = 8.62 × 10–5 eV/K หรอ 1.38 × 10–23 J/K
T คอ คาอณหภมสมบรณ (องศา K = 273 + อณหภมในองศา C)
q คอ ขนาดของประจอเลกตรอน มคาเทากบ 1.60 × 10–19 coulomb
โดยท
(1)
(2)
/ 1Tv VSi I e
TkTVq
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 16
จากสมการ (1) สาหรบ i >> IS เราสามารถประมาณสมการกระแสไดโอด โดยอยในรปของเอกซ
โปเนนเชยล ไดดงน
ความสมพนธนสามารถแสดงอยในรปสมการลอกการธมไดดงน
โดยท ln แสดงถง ลอกการธมธรรมชาต (ลอกฐาน e)
(3)
(4)
/ Tv VSi I e
lnTS
iv VI
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 17
• ยานการทางานไบอสกลบ (Reverse-Bias Region)
เมอใหแรงดน v มคาเปนลบ และมคานอยทสดเทากบ VT (25 mV) เทอมเอกซโปเนนเชยล สมการ (1) จะมคานอยเมอเทยบกบ 1 ดงนนเรา
สามารถประมาณสมการกระแสของไดโอดไดเปน
ซงเปนชวงทกระแสคอนขางมคาอมตว โดยประมาณเทากบ IS (saturation current)
• ยานการทางานพงทลาย (Breakdown Region) ในชวงพงทลายขนาดของแรงดนไบอสกลบจะสงเกนกวาคาแรงดนคาหนงตามคณสมบตของไดโอดซงถกเรยกวา แรงดนพงทลาย
(breakdown voltage) จากกราฟแรงดนทจดน คอ VZK โดยท Z ยอมาจาก Zener และ K ยอมาจาก Knee (จดของแรงดนทเสนกราฟชนขนอยาง
รวดเรว)
ในชวงพงทลายกระแสไบอสกลบจะเพมขนอยางรวดเรว โดยจากกราฟคณลกษณะกระแส-แรงดนของไดโอด ในชวงนเกอบเปนเสนตรง
ทางแนวตง (vertical line)
หมายเหต : ชวงนอาจถกใชในการรกษาระดบแรงดน (voltage regulation)
(5)Si I
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 18
คณลกษณะการทางานของไดโอดในยานไบอสตรง
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 19
พจารณาสญญาณขนาดเลกของไดโอด
• ไดโอดถกไบอสใหทางานทไบอสตรง จากกราฟคณลกษณะทางดานกระแส-แรงดน สญญาณเอซจะเสรมไปกบคาทางดซ
แรงดนตกครอมไดโอด เทากบ
แทนในสมการกระแสไดโอดจะได
• ภายใตเงอนไขสญญาณขนาดเลก
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 20
...!3!2
132 xxxIi DD
กระจายสมการอนกรม Taylor
โดย x = vd/VT
...!3!2
132
xxxex
ถาสมมตให x << 1 หรอ vd << VT เราสามารถประมาณสมการขางบนไดวา
1 DD D D d
T
Ii I x I vV
จะได
กระแสดซ กระแสเอซ
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 21
จากความสมพนธของสญญาณกระแส id กบสญญาณแรงดน vd จะไดคา ความนาสญญาณ
ขนาดเลก (gd) และสวนกลบ ซงเปนความตานทานสญญาณขนาดเลก (rd) ของไดโอด ดงน
dDd d d d
T d
vIi v g vV r
D D
D Dd
T D i I
I igV v
1/D D
T Dd
D D i I
V irI v
DD D d D d
T
Ii I v I iV
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 22
ดาตาชทของไดโอด (Diode Datasheet)
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET
A. Suadet 23
ดาตาชทของไดโอด (Diode Datasheet)
ดาตาชท จะแสดงขอมลพนฐานทจาเปนในการเลอกใชงานไดโอดไดอยาง
ถกตอง ซงควรอานและเขาใจในตวเลขทสาคญ 4 คา คอ
1. แรงดนตกครอมเมอนากระแส (Forward Voltage Drop)
2. กระแสเฉลยเมอไดโอดไดรบไบแอสตรง (Average forward Current)
3. กระแสไบแอสกลบสงสด (Peak Reverse Current)
4. แรงดนเบรกดาวน (Breakdown Voltage)
Electronic Circuit Analysis : Reviews of Diode, BJT and MOSFET