ชุดฝึกสาธิตระบบไฟฟ้าและอุปกรณ์อเิล็กทรอนิกส์รถยนต์ ·...

ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต

จดท าโดย

นายสมนก ล ากระโทก อาจารยผสอนแผนกชางยนต

ปการศกษา 2555 ประเภทวชาอตสาหกรรม สาขางานเครองกล สาขาวชายานยนต

โครงการนเปนสวนหนงของแผนกชางยนต รายวชางานไฟฟารถยนตและรายวชา ไฟฟาและอเลกทรอนกสยานยนต วทยาลยเทคโนโลยสายมตรนครราชสมา

ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต

นายสมนก ล ากระโทก

อาจารยผสอนแผนกชางยนต

ปการศกษา 2555 ประเภทวชาอตสาหกรรม สาขางานเครองกล สาขาวชายานยนต

โครงการนเปนสวนหนงของแผนกชางยนต รายวชางานไฟฟารถยนตและรายวชา ไฟฟาและอเลกทรอนกสยานยนต วทยาลยเทคโนโลยสายมตรนครราชสมา

ชอโครงการ ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต ผจดท าโครงการ นายสมนก ล ากระโทก ประจ าปการศกษา 2555 คณะกรรมการโครงการ ........................................................... กรรมการ (นายชยนต จนทรศรสข) ครผสอนแผนกชางยนต ........................................................... กรรมการ (นายทศพร บณมา) หวหนาแผนกชางยนต

.................................................................... (นายอนนต กนกระโทก)

รองผอ านวยการวทยาลยเทคโนโลยสายมตรนครราชสมา

.................................................................... (นางสาวปทธมา แกลงกระโทก)

ผอ านวยการวทยาลยเทคโนโลยสายมตรนครราชสมา

ชอโครงการ ชดฝกระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต ผจดท าโครงการ นายสมนก ล ากระโทก ประจ าปการศกษา 2555

บทคดยอ

โครงการเรอง ชดฝกระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต มจดมงหมายเพอสรางสอการเรยนการสอนในรายวชางานไฟฟารถยนตและอเลกทรอนกสทรอนกสรถยนต เพอใหผเรยนเกดความสนใจในการเรยน การทดลองและการลงมอปฏบตจรง สามารถใหผเรยนเกดความเขาใจมากยงขนท าใหผเรยนมเจตคตทดตอวชาชพของผเรยน และเพอประเมนความพงพอใจตอการสรางสอการเรยนการสอน ชดฝกระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต เพอทจะน าขอมลมากปรบปรงและพฒนาตอไป จากการทดลองและทดสอบท าใหผเขารวมเกดความเขาใจและเรยนรหลกการท างานของวงจรระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต ชวยสรางความสามคคในหมคณะ และใชเปนสอการเรยนการสอนในรายวชางานไฟฟาในรถยนตท าใหสามารถน าความรทไดเรยนมาประยกตใชใหเกดประโยชนทสดและใหผทสนใจไดศกษาและเขาใจหลกการท างานได รวมถงการใชเพอประกอบการเรยนการสอนในรายวชางานไฟฟาในรถยนตและอเลกทรอนกสรถยนต โดยรวมกลมตวอยางทเปน นกเรยน นกศกษาและครอาจารยแผนกชางยนตมความพงพอใจตอ ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต ในระดบมาก (เฉลย 4.250) และในแตละดาน พบวา มความพงพอใจในระดบมาก เชนเดยวกน โดยแบบประเมนความพงพอใจมคาความเชอมน 0.717

สารบญ หนา

บทคดยอ ก สารบญตาราง ข สารบญรป ค บทท 1 บทน า 1

1.1 ความเปนมาและความส าคญของปญหา 1 1.2 วตถประสงค 1 1.3 ขอบเขตของโครงการ 1 1.4 กจกรรม / วธการด าเนนงาน 2 1.5 คาใชจายในการด าเนนโครงการ 2 1.6 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ 2

บทท 2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ 3 2.1 ความส าคญของอปกรณอเลกทรอนกส 3

2.2 อปกรณอเลกทรอนกสเบองตน 3 2.3 ตวน าไฟฟา ( Conductor ) 4 2.4 สารกงตวน าไฟฟา ( Semi – Conductor ) 4 2.5 ฉนวนไฟฟา ( Insulator ) 4 2.6 สารกงตวน าบรสทธ 4 2.7 สารกงตวน าไมบรสทธ 5 2.8 สารกงตวน าชนด N ( N – Type Semiconductor ) 5 2.9 สารกงตวน าชนดพ (P-Type) 5 2.10 ชนดของอปกรณอเลกทรอนกส 6

2.10.1ไดโอด ( Diode ) 6 2.10.2 การตอไดโอด 8 2.10.3 ประเภทของไดโอด 9 2.10.3.1. ไดโอดธรรมดา (normal diode ) 9 2.10.3.2 ซเนอรไดโอด (Zener Diode) 9 2.10.3.3. ไดโอดวาแรกเตอรหรอวารแคป (Varactor or Varicap Diode) 9 2.10.3.4. ไดโอดเปลงแสงหรอแอลอด (Light Emitting Diode ; LED) 10

2.10.3.5. โฟโตไดโอด (Photo Diode) 10 2.10.3.6. ไดโอดก าลง (Power Diode) 11

2.11 หลกการไฟฟาเบองตน 11 2.12 แอมมเตอร (AMMETER) 12

2.12.1 การไหลของกระแสไฟฟาจะท าใหเกด 13 2.13 แรงเคลอนไฟฟาหรอแรงดนไฟฟา (VOLTAGE) 13

2.14 โวลตมเตอร (VOLTMETER) 14 2.15 โอหมมเตอร (OHMMETER) 14

2.15.1 สารทใชในทางไฟฟาแบงออกไดเปน 3 กลม 14 2.16 อปกรณสารกงตวน า (SEMICONDUCTORS) 15 2.17 เทอรมสเตอร (THERMISTOR) 19 2.17.1 วงจรทใชเทอรมสเตอรควบคมการท างาน 19 2.18 คอนเดนเซอร (CONDERSER, CAPACITOR) 21 2.19 หนวยรวมวงจร (INTEGRATED CIRCUITS) 24

บทท 3 วธการด าเนนโครงการ 25 3.1 ล าดบขนตอนการท างาน 25 3.2 การออกแบบ 26

3.3 ขนตอนการปฏบตงานชนงาน 25

บทท 4 การทดลองและสรปผลการทดลอง 29 4.1 ผลการทดลองและทดสอบเบองตน 29

4.2 ผลการวเคราะหขอมลความพงพอใจ 29

บทท 5 สรป อภปรายผลและขอเสนอแนะ 31 5.1 สรปผล 31

5.2 อภปรายผล ความพงพอใจ 31 5.3 ขอเสนอแนะ 31 5.4 ขอเสนอแนะดานการวจยและพฒนา ครงตอไป 31

บรรณนานกรม 32 ภาคผนวก 33 ผนวก ก ตวอยางวงจรในการทดสอบและทดลอง 33

ผนวก ข การเกบขอมลและแบบสอบถามความพงพอใจ 36

สารบญตาราง หนา

ตารางท 4-1 คาเฉลยและสวนเบยงเบนมาตรฐานความพงพอใจของนกเรยน นกศกษาและครอาจารย 30

ข

สารบญรป หนา รปท 2.1 แสดงการใชอเลกตรอนวงนอสดรวมกนครบ 8 ตวของอะตอมซลคอนและเยอรมนเนยม 5 รปท 2.2 แสดงโครงสรางการจบตวกนของอเลกตรอนวงนอกสดระหวาง Si กบ P 5 ในสารกงตวน าชนด N – Type รปท 2.3 แสดงโครงสรางการจบตวกนของอเลกตรอนวงนอกสดระหวาง Si กบ Br ใน 6 รปท 2.4 แสดงอปกรณไดโอด แตละชนด 6 รปท 2.5 แสดงโครงสรางของอปกรณไดโอดไดโอดตวแรกเปนอปกรณหลอดสญญากาศ 6 รปท 2.6 แสดงอเลกตรอนอสระจาก N จะเคลอนทขามรอยตอไปท P 7 รปท 2.7 แสดงหลกการของโซนดพลชน (depletion) 7 รปท 2.8 แสดงหลกการเคลอนทของขว PและขวN 8 รปท 2.9 แสดงรปรางของไดโอดโดยทวไป 8 รปท 2.10 แสดงการไหลของกระแสไฟฟาในการตอไดโอด 8 รปท 2.11 รปแสดงไดโอดและสญลกษณแบบธรรมดา 9 รปท 2.12 รปแสดงซเนอรไดโอดและสญลกษณ 9 รปท 2.13 รปแสดงไดโอดวาแรกเตอรหรอวารแคปและสญลกษณ 9 รปท 2.14 รปแสดงไดโอดเปลงแสงหรอแอลอด 10 รปท 2.15 รปแสดงโฟโตไดโอด 10 รปท 2.16 รปแสดงอปกรณไดโอดก าลง 11 รปท 2.17 รปแสดงวตถทมประจไฟเหมอนกนจะพลกกน และวตถทมประจไฟตางกนจะดดกน 11 รปท 2.18 รปแสดงการเคลอนทของอเลกตรอนอสระ 11 รปท 2.18 รปแสดงอเลกตรอนอสระทเคลอนทไปในทศทางเดยวกนตลอดเวลา 12 รปท 2.19 รปแสดงอเลกตรอนอสระทเคลอนทเปลยนแปลงตลอดเวลา 12

ในขณะทเคลอนทไปในตวน า รปท 2.20 รปแสดงการไหลของกระแสไฟฟา จากอปกรณ 12 รปท 2.21 รปแสดงแอมมเตอร (AMMETER)กบการไหลของกระแสไฟ 12 รปท 2.22 รปแสดงการตอแอมมเตอร รวมกบอปกรณ 13 รปท 2.23 รปแสดงแรงเคลอนไฟฟาหรอแรงดนไฟฟา 13 รปท 2.24 รปแสดงการตอโวลตมเตอร รวมกบอปกรณ 14 รปท 2.25 รปแสดงสารกงตวน าแบบไมมการเชอมตอ 15 รปท 2.26 รปแสดงสารกงตวน าแบบมการเชอมตอ 15

ค

รปท 2.27 รปแสดงสารกงตวน าแบบเชอมตอค 15 รปท 2.28 รปสญลกษณแสดงอปกรณไดโอด 16 รปท 2.29 รปสญลกษณแสดงวงจรการตออปกรณซเนอรไดโอด 16 รปท 2.30 รปสญลกษณแสดงวงจรการตออปกรณซเนอรไดโอด 17 รปท 2.31 รปสญลกษณแสดงวงจรการตออปกรณซเนอรไดโอด 17 รปท 2.32 รปสญลกษณแสดงวงจรการตออปกรณทรานซสเตอรแบบ NPNและPNP 18 รปท 2.33 วงจรการท างานของทรานซสเตอร 18 รปท 2.34 รปสญลกษณแสดงวงจรการการท างานของอปกรณทรานซสเตอรแบบ NPNและPNP 18 รปท 2.35 รปสญลกษณแสดงวงจรการการท างานของอปกรณโฟโตทรานซสเตอร 19 รปท 2.36 รปแสดงตวตรวจจบอณหภมน าหลอเยนของระบบ EFI 19 รปท 2.37 รปแสดงการท างานของเทอรมสเตอร 20 รปท 2.38 แบบคาความตานทานเปลยนแปลงของผนกแร 20 รปท 2.39 แบบผลตแรงดนไฟฟา 21 รปท 2.40 รปแสดงเซลลเหนยวน าดวยแสง (แคดเมยมซลไฟดโฟโตเซลส) 21 รปท 2.41 รปแสดงสญลกษณของคอนเดนเซอร 22 รปท 2.42 รปแสดงการประจและการคายประจ 22 รปท 2.43 รปแสดงตวเกบประจชนดเซรามก 22 รปท 2.44 รปแสดงตวเกบประจชนดกระดาษ 23 รปท 2.45 รปแสดงตวเกบประจชนดชนดอเลกทรอไลท 23 รปท 2.46 รปแสดงหนวยรวมวงจรหรอ I.C 23 รปท 3.1 รปแบบโครงสราง 26 รปท 3.2 เตรยมอปกรณกอนการปฏบต 26 รปท 3.3 วางรปรางของชนงาน 27 รปท 3.4 รอชนงานยดตดกน 27 รปท 3.5 รายการอปกรณอเลกทรอนกส 28

บทท 1 บทน า

1.1 ความเปนมาและความส าคญของปญหา จากการทไดสอน สอบถามและการสงเกตพฤตกรรมในการเรยนรายวชา งานไฟฟารถยนต และ

อเลกทรอนกสรถยนต พบวา นกศกษามผลสมฤทธทางการเรยนคอนขางต า ไมสนใจในการเรยน ขาดความเขาใจ และการขาดสอการเรยนการสอนทเหมาะสมในการจดการเรยนการสอน กเปนสาเหตอนหนง ปจจบนสอการเรยนการสอนในรายวชางานไฟฟารถยนตและอเลกทรอนกสรถยนต สวนใหญจะเหนในจ าพวกสอประเภทเอกสาร ต ารา การจดท ารปเลมและรปแบบ เพอใหผเรยนเกดความสนใจทจะศกษาดวยตนเองนนมนอย อกทงลกษณะเฉพาะของรายวชางานไฟฟารถยนตและอเลกทรอนกส เองทเนนการปฏบตพรอมกบความเขาใจในระบบ ชนสวนและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนตเบองตน จงท าใหนกศกษาขาดความรในทฤษฎตาง ๆ ทจะท าใหผเรยนสามารถวเคราะหถงสาเหตของปญหาทเกดขน อกทงในการเรยนกไมสามารถทจะเหนชนสวน อปกรณและการท างานในระบบไฟฟารถยนต อปกรณอเลกทรอนกสตาง ๆ ของรถยนตได จงท าใหผเรยนบางคนไมอยากจะเรยน ขาดความสนใจและไมอยากจะอาน สงผลใหเกดปญหาดงกลาวขางตน ดงนนเพอใหผเรยนเกดความสนใจใฝร เพอน าไปสผลสมฤทธทางการเรยนและความสนใจทดขน ขาพเจาจงเสนอโครงการ การจดท าแผงชดฝกระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต ซงประกอบดวยคมอ การตรวจเชคไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนตเบองตน

1.2 วตถประสงค 1. เพอสรางสอการเรยนการสอนรายวชางานไฟฟารถยนตและอเลกทรอนกสรถยนต 2. เพอกระตนใหผเรยนเกดความสนใจใฝร และสนใจในการเรยนมากขน 3. เพอใหผเรยนมความเขาใจในทฤษฎ การปฏบตของระบบไฟฟาและอเลกทรอนกสรถยนต 4. เพอใหผเรยนมทศนคตทดตอวชาชพ

5. เพอประเมนความพงพอใจของนกเรยน นกศกษาและครอาจารย ทใชชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต

1.3 ขอบเขตของโครงการ 1. ใชเปนสอในการจดการเรยนการสอนนกศกษาแผนกชางยนต ระดบประกาศนยบตรวชาชพ

วทยาลยเทคโนโลยสายมตรนครราชสมา 2. ใชในการทดสอบหรอการทดลองวงจรไฟฟาและอเลกทรอนกสรถยนตเบองตน 3. ไมสามารถใชกบแหลงจายไฟฟากระแสสลบ

1.4 กจกรรม / วธการด าเนนงาน ระยะเวลาในการด าเนนโครงการ 1 มถนายน – 30 กนยายน 2555

ขนตอนการปฏบตงาน

เดอน / สปดาหท

ป พ.ศ 2555

ม.ย. ก.ค. ส.ค. ก.ย.

1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1. เสนอโครงการเพอขออนมต 2. ด าเนนงานตามโครงการ 3. สรปผลการด าเนนงาน 4. รายงานผลตามโครงการ

1.5 คาใชจายในการด าเนนโครงการ อปกรณและงบประมาณ

ล าดบท

อปกรณ ราคาตอหนวย

จ านวน เปนจ านวนเงน

รวม 1 อปกรณไฟฟาและอเลกทรอนกสรถยนตทวไป - - 2,800 2 หมอแปลงไฟฟา 220 V เปน 12 V 320 1 390 3 กระดาน ไวทบอรด 350 1 380 4 นอตยด,อะลมเนยมเกบขอบ,มอจบ - - 430 รวม 4,000

1.6 ประโยชนทคาดวาจะไดรบ

1. สามารถน าไปใชเปนสอในการจดการเรยนการเรยนสอนในรายวชางานไฟฟารถยนตและอเลกทรอนกสรถยนต

2. ผเรยนมความสนใจและมความใฝรในการเรยนการสอนมากขน 3. ท าใหเกดทกษะและความรในเรองของไฟฟารถยนตและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนตมากขน 4. มผลสมฤทธทางดานการปฏบตและทางดานความรในการเรยนดขน

บทท 2 เอกสารและงานวจยทเกยวของ

2.1 ความส าคญของอปกรณอเลกทรอนกส ยานยนตปจจบนนจะมอตราสวนระหวางชนสวนอปกรณประเภทอเลกทรอนกสตอชนสวนอปกรณประเภทเชงกลและไฮดรอลกส นนสงขน นกออกแบบรถยนตใชสวนประกอบอเลกทรอนกสเหลานเพอเพมประสทธภาพของระบบความปลอดภย การควบคมการท างานของเครองยนต ระบบรองรบน าหนกเพอการขบขทดขน(http://www.cewmedia.comในบทความของ Auto Flectronics) 2.2 อปกรณอเลกทรอนกสเบองตน

อปกรณอเลกทรอนกส โดยพนฐานนนมไมมากเทาไหร แตถาจ าแนกเปนชนดๆ โดยหลกๆทยงมใหเหน มดงน

- ตวตานทาน หรอ Resister เรยกยอๆวา R มคณสมบตตามชอ คอตานกระแส หรอลดปรมาณการไหลของกระแสทไหลผานตวมน มหนวยวดเปนโอหม(Ohm)

- ตวเกบประจ หรอ Capacitor เรยกยอๆวา C มคณสมบตคอเกบประจไฟฟา มหนวยเปนฟารด - ตวเหนยวน า หรอ Inductor เรยกยอๆวา L มคณสมบตคอ สามารถเหนยวน าไฟฟาโดยเกดอยในรป

สนามแมเหลก ท าใหเกดการตอตานการเปลยนแปลงไฟฟาทเกดขนอยางฉบพรน เปนอปกรณทน ามาใชงานทางดานความถ มหนวยเปน เฮนร

- ครสตอล หรอ Xtal เรยกชอตรงตวไมยอ เปนอปกรณผลตสญญาณนาฬกา แตตองท างานรวมกบอปกรณตวอน เชนไอซ

- ไดโอด หรอ ตวเรยงกระแส (Diode)มหลายชนดรวมทง LED หรอหลอดไฟขนาดเลกทเราเหนกนทวไปในโทรศพท หรอตวหนงสออเลกทรอนกสบนปาย คว เปนตน

- ทรานซสเตอร เปนอปกรณทสามารถควบคมการไหลของอเลกตรอนไดดวยอเลกตรอน (Transistor)

- ไอซ หรอ Integrated Circuit เปนอปกรณสารกงตวน าทรวมเอาทรานซสเตอรหลายรอยตวมาบรรจอยในไอซ เพอใหมคณสมบตเปนวงจรขนาดยอลง

อปกรณอนๆไดแก - หมอแปลง คณสมบตคอแปลงดนสงใหต าลง หรอ แปลงแรงดนใหสงขน มหลายแบบดวยกนตาม

ลกษณะการใชงาน - ล าโพง อปกรณเปลยนสญญาณไฟฟาเปนสญญาณเสยง - สวทชตางๆ - รเลย อปกรณทเปนสวทช ซงควบคมดวยไฟฟา แรงดนไฟตรงขนาดต า

- แบตเตอรร - มอเตอรขนาดเลก เชน มอเตอรในเทปวทย ในโทรศพท คณสมบตทางไฟฟาของสสารหรอธาตตางๆ ซงสามารถแบงออกเปน 3 ชนด คอ ตวน าไฟฟา , สารกง

ตวน า และฉนวนไฟฟา โดยจะก าหนดจากสสารหรอธาตทมวาเลนซอเลกตรอนดงน - ตวน าไฟฟา จะมวาเลนซอเลกตรอนจ านวน 1 - 3 ตว - สารกงตวน า จะมวาเลนซอเลกตรอนจ านวน 4 ตว - ฉนวนไฟฟาจะมวาเลนซอเลกตรอนจ านวน 5 - 8 ตว

2.3 ตวน าไฟฟา ( Conductor ) ตวน าไฟฟาคอธาตทมวาเลนซอเลกตรอน 1 - 3 ตว ซงอเลกตรอนสามารถหลดออกจากอะตอมได

โดยงายเมอมพลงงานหรอแรงมากระท าเพยงเลกนอย น ากระแสไฟฟาไดด ธาตเหลานเชน ทองค า, เงน , ทองแดง, อลมเนยม, เหลก, สงกะส เปนตน 2.4 สารกงตวน าไฟฟา ( Semi – Conductor )

ธาตทจดเปนจ าพวกสารกงตวน าไฟฟา คอธาตทมวาเลนซอเลกตรอน 4 ตว ซงมคณสมบตอยกงกลางระหวางตวน าไฟฟาและฉนวนไฟฟา ธาตกงตวน าไฟฟานจะนยมน าไปใชผลตเปนอปกรณอเลกทรอนกสตางๆ ธาตทจดวาเปนสารกงตวน าไดแก คารบอน ซลคอน เยอรมนเนยม ดบก ตะกว แตทนยมน าไปผลตเปนอปกรณอเลกทรอนกสม 2 ชนด คอ ซลคอน( Si) และเยอรมนเนยม (Ge) 2.5 ฉนวนไฟฟา ( Insulator )

ธาตทจดเปนจ าพวกฉนวนไฟฟา คอธาตทมวาเลนซอเลกตรอน 5 - 8 ตว ซงอเลกตรอนไมสามารถหลดออกจากอะตอมไดโดยงาย จะตองใชพลงงานสงมากๆ มากระท าอเลกตรอนจงหลดออกได กระแสไฟฟาไหลผานไดยาก มคาความตานทานไฟฟาสงมาก ฉนวนเหลานน เชน ไมกา, แกว,พลาสตก,ไมแหง เปนตน 2.6 สารกงตวน าบรสทธ

สารกงตวน าบรสทธ คอ ธาตกงตวน าทยงไมไดเตมสารเจอปน (Doping )ใดๆ ลงไป ธาตกงตวน าทนยมน าไปท าเปนสารกงตวน าในอปกรณอเลกทรอนกสกคอ ธาตกงตวน าซลกอน และธาตกงตวน าเยอรมนเนยม ธาตท งสองชนดนจะมวาเลนซอเลกตรอน 4 ตว แตอเลกตรอนท งหมดจะไมเทากน โดยซลคอนจะมอเลกตรอนทงหมด 14 ตว สวนเยอรมนเนยมจะมอเลกตรอนทงหมด 32 ตว ตอหนงอะตอม

PSi Si

Si

Si

อเลกตรอนอสระมประจเปนลบ (-)

- รปท 2.1 แสดงการใชอเลกตรอนวงนอสดรวมกนครบ 8 ตวของอะตอมซลคอนและเยอรมนเนยม

2.7 สารกงตวน าไมบรสทธ สารกงตวน าไมบรสทธ คอการน าเอาธาตซลคอนหรอธาตเยอรมนเนยมบรสทธมาเตมเจอปนลงไป

โดยใชธาตเจอปนทมอเลกตรอนวงนอกสด 3 ตว หรอธาตเจอปนทมอเลกตรอนวงนอกสด 5 ตว ลงไปในอตราสวน 108: 1 คอธาตกงตวน าบรสทธ 108 สวนตอสารเจอปน 1 สวน ซงจะท าใหไดสารกงตวน าใหมขนมา คอถาเตมธาตเจอปนทวาเลนซอเลกตรอน 5 ตวลงไป ตวน าชนดเอน แตถาเตมธาตเจอปนทมวาเลนซอเลกตรอน 3 ตว ลงไปจะไดสารกงตวน าชนดพ ธาตทมวาเลนซอเลกตรอน 3 ตว ทน ามาใชเปนธาตเจอปนเชนโบรอน อนเดยม แกลเลยม และอลมเนยม สวนธาตทมวาเลนซอเลกตรอน 5 ตวทน ามาใชเปนธาตเจอปน เชน ฟอสฟอรส อาเซนค 2.8 สารกงตวน าชนด N ( N – Type Semiconductor )

สารกงตวน าชนดเอนเปนสารกงตวน าทไดจากการเตมสารเจอปนทมวาเลนซอเลกตรอน 5 ตว เชน ฟอสฟอรส อาเซนค อยางใดอยางหนงลงไปในธาตซลคอนหรอเยอรมนเนยมบรสทธ จะท าใหอเลกตรอนวงนอกสดของแตละอะตอมแลกเปลยนอเลกตรอนซงกนและกน หรอใชอเลกตรอนรวมกนไดครบ 8 ตว ท าใหเหลออเลกตรอน 1 ตว ทไมสามารถจบตวกบอะตอมขางเคยง เรยกอเลกตรอนตวนวา อเลกตรอนอสระ ซงจะแสดงประจลบออกมา

รปท 2.2 แสดงโครงสรางการจบตวกนของอเลกตรอนวงนอกสดระหวาง Si กบ P ในสารกงตวน าชนด N – Type

2.9 สารกงตวน าชนดพ (P-Type) สารกงตวน าชนดพเปนสารกงตวน าทไดจากการเตมธาตเจอปนทมวาเลนซอเลกตรอน 3 ตว เชน โบรอน

อนเดยม แกลเลยม อยางใดอยางหนงลงไปในธาตซลคอนหรอธาตเยอรมนเนยมบรสทธ จะท าใหอเลกตรอน

วาเลนซอเลกตรอน 4 ตว

ก. อะตอมของธาตซลกอนมอเลกตรอน 14 ตว ข. อะตอมของธาตเยอรมนเนยมมอเลกตรอน 32 ตว

Si Ge

วงนอกสดของแตละอะตอมแลกเปลยนอเลกตรอนซงกนและกนหรอใชอเลกตรอนรวมกนไดครบ 8 ตว สวนอะตอมของธาตเจอปนจะขาดอเลกตรอนอก 1 ตว เพราะธาตเจอปนมอเลกตรอนวงนอกสด 3 ตว เรยกสวนทขาดอเลกตรอนนวาโฮล ซงแปลวา หลม หรอ ร โฮลนจะแสดงประจบวกออกมา

รปท 2.3 แสดงโครงสรางการจบตวกนของอเลกตรอนวงนอกสดระหวาง Si กบ Br ใน

2.10 ชนดของอปกรณอเลกทรอนกส 2.10.1ไดโอด ( Diode )

รปท 2.4 แสดงอปกรณไดโอด แตละชนด

ไดโอด( Diode ) เปนอปกรณอเลกทรอนกสชนดหนง ทออกแบบและควบคมทศทางการไหลของประจไฟฟา มนจะยอมใหกระแสไฟฟาไหลในทศทางเดยว และกนการไหลในทศทางตรงกนขาม ดงนนจงอาจถอวาไดโอดเปนวาลวตรวจสอบแบบอเลกทรอนกสอยางหนง ซงนบเปนประโยชนอยางมากในวงจรอเลกทรอนกส เชน ใชเปนเรยงกระแสไฟฟาในวงจรภาคจายไฟ เปนตน

รปท 2.5 แสดงโครงสรางของอปกรณไดโอดไดโอด ตวแรกเปนอปกรณหลอดสญญากาศ

BrSi Si

Si

Si

โฮล มประจเปนบวก

ไดโอดตวแรกเปนอปกรณหลอดสญญากาศ (vacuum tube หรอ valves) แตทกวนนไดโอดทใชทวไปสวนใหญผลตจากสารกงตวน า เชน ซลกอน หรอ เจอรเมเนยม

ไดโอดเปนอปกรณทท าจากสารกงตวน า p – n สามารถควบคมใหกระแสไฟฟาจากภายนอกไหลผานตวมนไดทศทางเดยว ไดโอดประกอบดวยขว 2 ขว คอ แอโนด (Anode; A) ซงตออยกบสารกงตวน าชนด p และ แคโธด (Cathode; K) ซงตออยกบสารกงตวน าชนด n

ไดโอดเกดจากการน าสารกงตวน าชนด N ตดเขากบสารกงตวน าชนด P เชอมสายไฟเขากบขวไฟฟาทงสอง เมอยงไมมการใหแรงดนไฟฟา อเลกตรอนอสระจาก N จะเคลอนทขามรอยตอไปท P เกด

รปท 2.6 แสดงอเลกตรอนอสระจาก N จะเคลอนทขามรอยตอไปท P

โซนดพลชน (depletion) ขน โซนนเปรยบเทยบไดกบก าแพงปองกนการเคลอนทของอเลกตรอน

ถาโซนนมขนาดใหญขน การเคลอนทของอเลกตรอนอสระจะยากขน และอาจท าใหอเลกตรอนหยดการเคลอนทได อยางไรกตามถาควบคมใหโซนนเลกลง การเคลอนทกจะงายขน อเลกตรอนอสระจาก N เคลอนทขามรอยตอไปลงหลมท P ท าใหเกดโซนดพลชน เปนฉนวนกนการไหลของอเลกตรอน เพอจะท า

รปท 2.7 แสดงหลกการของโซนดพลชน (depletion)

ใหอเลกตรอนสามารถเคลอนทผานโซนนไดงายขน เราตองท าใหโซนนแคบลง โดยการตอขว N ของไดโอดเขากบขวลบของแบตเตอร และขวบวกเขากบขว P ท าใหอเลกตรอนอสระใน N ถกดนดวยแรงดนทางไฟฟา สวนโฮลขว P จะถกดนดวยแรงทางไฟฟาเชนเดยวกน ถาเราใหแรงดนทางไฟฟามากพอ โซนนจะแคบจนหายไป และอเลกตรอนอสระสามารถเคลอนทผานรอยตอไดอยางงายดาย เหมอนกบไมมแรงเสยดทาน หรอความตานทาน ในทางกลบกน ถาตอขวลบเขากบ P และขวบวกเขากบ N การไหลของ

อเลกตรอนจะเปนไปไดยาก เพราะการเคลอนทเปนไปในทศทางตรงกนขาม โซนดพลชนจะหนาขน เปนก าแพงกนการไหลของกระแส ไฟฟา อเลกตรอนและโฮลไมสามารถเคลอนทไดอยางอสระ

รปท 2.8 แสดงหลกการเคลอนทของขว PและขวN รปรางของไดโอดโดยทวไปทางปลายดานบนของรปทแสดงขดคาดแสดงวาเปนขวลบ (-) หรอ

แคโทด (k) และขวดานทไมไดแสดงอะไรเปนเครองหมายอนนจะเปนขว (+) หรอแอโนด

รปท 2.9 แสดงรปรางของไดโอดโดยทวไป

2.10.2 การตอไดโอด ไดโอดนนจะมการตอวงจรได 2 แบบดงน คอ

รปท 2.10 แสดงการไหลของกระแสไฟฟาในการตอไดโอด

การจายไบอสตรงขว ( Forward Bias ) การจายไบอสกลบขว ( Revers Bias )

การตอแบบไบอสตรง ถาตอแบบนจะมกระแสไหลผานตวไดโอด การตอแบบไปอสกลบ ถาตอแบบนกระแสจะไมไหลผานตวไดโอด ถอวาไดโอดเปดวงจร และมคาความตานทานสงมาก

2.10.3 ประเภทของไดโอด 1. ไดโอดธรรมดา (normal diode ) 2. ซเนอรไดโอด (Zener Diode) 3. ไดโอดวาแรกเตอรหรอวารแคป (Varactor or Varicap Diode) 4. แอลอด (Light Emitting Diode ; LED) 5. โฟโตไดโอด (Photo Diode) 6. ไดโอดก าลง (Power Diode)

2.10.3.1. ไดโอดธรรมดา (normal diode ) มรปรางหลายแบบแตทนยมใชในวงจรอเลคทรอนกสจะม 2 ขวลกษณะคลายตวตานทาน ท าหนาท

ควบคมการไหลของกระแสไฟฟาใหไหลไปทางเดยวคอกระแสไฟฟาจะไหลผานไดโอดไดถาตอขว P กบขว บวกและ N กบขวลบ แตความตานทานของไดโอดไมคงท เพราะความสมพนธระหวางกระแส กบความตางศกดทครอมไดโอดไมเปนเสนตรง

2.10.3.2 ซเนอรไดโอด (Zener Diode)

ซเนอรไดโอดเปนอปกรณสารกงตวน าทน ากระแสไดเมอไดรบไบอสกลบ และระดบแรงดนไบอส

กลบทน าซเนอรไดโอดไปใชงานไดเรยกวา ระดบแรงดนพงทลายซเนอร (Zener Breakdown Voltage ; Vz) ซเนอรไดโอดจะมแรงดนไบอสกลบ (Vr)นอยกวา Vz เลกนอย ไดโอดประเภทนเหมาะทจะน าไปใชควบคมแรงดนทโหลดหรอวงจรทตองการแรงดนคงท เชน ประกอบอยในแหลงจายไฟเลยง หรอโวลเทจเรกเลเตอร

2.10.3.3. ไดโอดวาแรกเตอรหรอวารแคป (Varactor or Varicap Diode)

รปท 2.13 รปแสดงไดโอดวาแรกเตอรหรอวารแคปและสญลกษณ

รปท 2.11 รปแสดงไดโอดและสญลกษณแบบธรรมดา

รปท 2.12 รปแสดงซเนอรไดโอดและสญลกษณ

ไดโอดวาแรกเตอรหรอวารแคปเปนไดโอดทมลกษณะพเศษ คอ สามารถปรบคาคาปาซแตนซเชอมตอ (Ct) ไดโดยการปรบคาแรงดนไบอสกลบ ไดโอดประเภทนมโครงสรางเหมอนกบไดโอดทวไป ขณะแรงดนไบอสกลบ (Reverse Bias Voltage ; Vr) มคาต า Depletion Region จะแคบลงท าให Ct ครงรอบตอมคาสง แตในทางตรงขามถาเราปรบ Vr ใหสงขน Depletion Region จะขยายกวางขน ท าให Ct มคาต า จากลกษณะดงกลาว เราจงน าวารแคปไปใชในวงจรปรบความถ เชน วงจรจนความถอตโนมต (Automatic Fine Tunning ; AFC) และวงจรกรองความถซงปรบชวงความถไดตามตองการ (Variable Bandpass Filter) เปนตน

2.10.3.4. ไดโอดเปลงแสงหรอแอลอด (Light Emitting Diode ; LED)

รปท 2.14 รปแสดงไดโอดเปลงแสงหรอแอลอด

LED เปนไดโอดทใชสารประเภทแกลเลยมอารเซนไนตฟอสไฟต (Gallium Arsenide Phosphide ; GaAsP) หรอสารแกลเลยมฟอสไฟต (Gallium Phosphide ; GaP) มาท าเปนสารกงตวน าชนด p และ n แทนสาร Si และ Ge สารเหลานมคณลกษณะพเศษ คอ สามารถเรองแสงไดเมอไดรบไบอสตรง การเกดแสงทตว LED นเราเรยกวา อเลกโทรลมนเซนต (Electroluminescence) ปจจบนนยมใช LED แสดงผลในเครองมออเลกทรอนกส เชน เครองคดเลข,นาฬกา เปนตน

2.10.3.5. โฟโตไดโอด (Photo Diode)

รปท 2.15 รปแสดงโฟโตไดโอด โฟโตไดโอด เปนไดโอดทอาศยแสงจากภายนอกผานเลนซ ซงฝงตวอยระหวางรอยตอ p-n เพอ

กระตนใหไดโอดท างาน การตอโฟโตไดโอดเพอใชงานจะเปนแบบไบอสกลบ ทงนเพราะไมตองการใหโฟโตไดโอดท างานในทนททนใด แตตองการใหไดโอดท างานเฉพาะเมอมปรมาณแสงสวางมากพอตามทก าหนดเสยกอน กลาวคอ เมอเลนซของโฟโตไดโอดไดรบแสงสวางจะเกดกระแสรวไหล ปรมาณกระแสรวไหลนเพมขนตามความเขมของแสง

2.10.3.6. ไดโอดก าลง (Power Diode)

รปท 2.16 รปแสดงอปกรณไดโอดก าลง

ไดโอดก าลง เปนไดโอดทออกแบบใหบรเวณรอยตอมชวงกวางมากกวาไดโอดทวไป เพอน าไปใชกบงานทมก าลงไฟฟาสง กระแสสงและทนตออณหภมสงได เชน ประกอบเปนวงจรเรยงกระแสในอเลกทรอนกสก าลง เปนตน จะเหนไดวาเมอพกดกระแสไฟฟามคาหลายรอยแอมป ท าใหไดโอดมอณหภมขณะท างานสง โดยทวไปจงนยมใชรวมกบตวระบายความรอน (Heat Sinks)เพอเพมพนทระบายความรอนภายในตวไดโอดก าลง 2.11 หลกการไฟฟาเบองตน

การศกษาหลกการท างานของระบบไฟฟาและอปกรณไฟฟาของระบบวงจรไฟฟาตาง ๆ จะท าใหการปฏบตงานในการตรวจและแกไขปญหาขอขดของของอปกรณไฟฟาเปนไปอยางถกตอง ชนดของไฟฟา

- ไฟฟาสถต (STATIC ELECTRICAL) เกดจากการเอาวตถ 2 ชนดทแหงและแตกตางกนมาถกน จะท าใหเกดประจไฟฟาขน คณสมบตของไฟฟาสถตย คอ วตถทมประจไฟเหมอนกนจะพลกกน และวตถทมประจไฟตางกนจะดดกน

รปท 2.17 รปแสดงวตถทมประจไฟเหมอนกนจะพลกกน และวตถทมประจไฟตางกนจะดดกน

- ไฟฟากระแส (DYNAMIC ELECTRICAL) เกดจากการเคลอนทของอเลกตรอนอสระทแยกตวออกจากอะตอมของมน และเคลอนทไปในสารตวน านน

รปท 2.18 รปแสดงการเคลอนทของอเลกตรอนอสระ

อเลกตรอนอสระทเคลอนทไปในทศทางเดยวกนตลอดเวลาคอ ไฟฟากระแสตรง (DIRECT

CURRENT)

รปท 2.18 รปแสดงอเลกตรอนอสระทเคลอนทไปในทศทางเดยวกนตลอดเวลา อเลกตรอนอสระทเคลอนทเปลยนแปลงตลอดเวลาในขณะทเคลอนทไปในตวน าคอ ไฟฟา

กระแสสลบ ( ALTERNATING CURRENT)

รปท 2.19 รปแสดงอเลกตรอนอสระทเคลอนทเปลยนแปลงตลอดเวลาในขณะทเคลอนทไปในตวน า

เมอมการใชกระแสไฟฟา จะมสงทเกยวของขนพนฐาน 3 อยาง 1. กระแสไฟฟา (CURRENT) (I) 2. แรงเคลอนไฟฟา (VOLTAGE) (E) 3. ความตานทาน (RESISTANCE) (R) กระแสไฟฟาเกดขน เมอมการเคลอนทของอเลกตรอน เรยกวาเกดการไหลของกระแสไฟฟา นนคอ ถาเราพดถงกระแสไฟฟา กระแสไฟฟาจะไหลจากขวบวกไปยงขวลบ แตถาพดถงอเลกตรอน อเลกตรอนจะไหลจากขวลบไปยงขวบวก

รปท 2.20 รปแสดงการไหลของกระแสไฟฟา จากอปกรณ 2.12 แอมมเตอร (AMMETER) ตวแอมมเตอรจะตอเปนอนดบ (อนกรม) กบภาระ (LOAD) จ านวนกระแสไฟทไหลผานตวแอมมเตอรกคอ จ านวนกระแสไฟทไหลผานตวภาระ

การไหลของกระแส

การไหลของอเลกตรอน

รปท 2.21 รปแสดงแอมมเตอร (AMMETER)กบการไหลของกระแสไฟ

รปท 2.22 รปแสดงการตอแอมมเตอร รวมกบอปกรณ 2.12.1 การไหลของกระแสไฟฟาจะท าใหเกด

1. ความรอน (HEATING) เมอกระแสไฟฟาไหลผานขดลวดความตานทานจะเกด ความรอน เชน หลอดไฟ, เตาไฟฟา 2. สนามแมเหลก (MAGNETIC FIELD) เมอกระแสไฟฟาไหลผานขดลวดทพนอยบนแกนเหลกจะท าใหเกดสนามแมเหลกขน เชน มอเตอรสตารต, รเลย, คอยลจดระเบด, ออลเตอรเนเตอร 3. ปฏกรยาทางเคม (CHEMICAL ACTION) เมอเกดการไหลของกระแสไฟฟา กจะเกดปฏกรยาทางเคมขน เชน แบตเตอร 2.13 แรงเคลอนไฟฟาหรอแรงดนไฟฟา (VOLTAGE) การทอเลกตรอนสามารถไหลไปหรอเกดกระแสไฟฟาไหลจากจดหนงไปยงอกจดหนงในตวน าไฟฟาไดนน จะตองมแรงเคลอนไฟฟาเปนตวดนมนไป

รปท 2.23 รปแสดงแรงเคลอนไฟฟาหรอแรงดนไฟฟา

ทอน า

ความสง

การไหลของน า

2.14 โวลตมเตอร (VOLTMETER) ตวโวลตมเตอรจะตอขนานกบตวภาระ (LOAD) จ านวนแรงเคลอนไฟฟาท ไหลผานตวโวลตมเตอร กคอ จ านวนแรงเคลอนทไหลผานตวภาระหรอแรงเคลอนของแหลงจาย

รปท 2.24 รปแสดงการตอโวลตมเตอร รวมกบอปกรณ แรงเคลอนไฟฟาทใชงานเกดขนได 3 วธ คอ 1. เกดจากปฏกรยาทางเคม คอ ไดจากแบตเตอร, ถานไฟฉาย 2. เกดจากการเหนยวน าแมเหลกไฟฟา คอไดจาก ออลเตอรเนเตอร 3. เกดจากความรอนหรอแสงสวาง เชน โฟโตเซลส เมอถกแสงสวางจะเกด แรงเคลอนไฟฟา ความตานทาน (RESISTANCE)

คอการตานทานการไหลของกระแสไฟฟาหรออเลกตรอน ความตานทานจะ มมากหรอนอยขนอยกบความยาว, พนทหนาตด และคณสมบตความตานทานจ าเพาะ ของสารตวน านน ๆ หนวยวดเปนโอมห ( W ) ความตานทานจะเปนเครองก าหนดกระแส ไฟฟา ใหไหลมากหรอนอยตามความตองการในวงจร 2.15 โอหมมเตอร (OHMMETER) ตวโอหมมเตอรจะตอครอมกบอปกรณไฟฟาทตองการวดคาความตานทานและอปกรณไฟฟาตวทท าการวดนน ๆ จะตองไมมกระแสไฟฟาในขณะท าการวด

2.15.1 สารทใชในทางไฟฟาแบงออกไดเปน 3 กลม 1. สารตวน า (CONDUCTORS) คอสารทยอมใหไฟฟาไหลผานไดงาย ไดแก เงน, ทองแดง, อะลมเนยม, เหลก, คารบอน 2. สารทไมเปนตวน า (NONCONDUCTORS) (ฉนวน) คอสารทไมยอมใหไฟฟาไหลผานไดงาย หรอผานไมได เชน แกว, ยาง, กระดาษ, พลาสตก, ไวนล, กระเบอง 3. สารกงตวน า (SEMICONDUCTORS) คอสารทใหไฟฟาไหลผานได แตไมสามารถไหลผานไดงาย เชน ซลคอน และเจอรเมเนยม

ขอควรจ า 1. I การไหลของกระแสไฟฟา คอ การเคลอนทของอเลกตรอน วดเปนแอมแปร 2. E แรงดนไฟฟา คอความตางศกยทอเลกตรอนในวงจรขาด(มนอย)หรอเกนไป (มมาก)วดเปนโวลต 3. R ความตานทาน คอการตอตานการเคลอนทของอเลกตรอนภายในตวน า ทอเลกตรอนจะไหลผาน วดเปนโอหม ความตานทานของตวน าใด ๆ ขนอยกบ 1. วตถทใช 2. ขนาดวตถ, พนทหนาตดหรอความยาว 3. อณหภม

2.16 อปกรณสารกงตวน า (SEMICONDUCTORS) สารกงตวน า เปนสารทมความตานทานทางไฟฟาสงกวาสารทเปนตวน า ซงมคณสมบตดงน

1. ความตานทานทางไฟฟาจะเปลยนไปเมออณหภมเพมขนหรอลดลง 2. เมอเตมสารบางอยางเขาไป จะท าใหมคณสมบตใหการน าไฟฟาเพมมากขน 3. เมอมแสงตกกระทบ มนจะมการเปลยนแปลงคาความตานทาน และสามารถเปลงแสงออกมาได เมอมกระแสไฟฟาผานตวมน สารกงตวน าทนยมใชกนอยโดยทวไปมอย 2 ชนด คอ 1. เจอรเมเนยม (Ge) 2. ซลคอน (Si) โดยสารกงตวน าทงสองแบงเปนชนด N และ ชนด P ชนด N (N-TYPE) จะเปนประจลบ ชนด P (P-

TYPE) จะเปนประจบวก - การเชอมตอสารกงตวน า (SEMICONDUCTOR JUNCTION)

1. สารกงตวน าแบบไมมการเชอมตอ (NON-JUNCTION SEMICONDUCTORS) สารกงตวน าชนดนจะประกอบดวยสารชนด P และชนด N เพยงอยางเดยวไมมการเชอมตอเขาดวยกนเชน เทอรมสเตอร ซงเปลยนแปลงคาความตานทานไปตามการเปลยนแปลงของอณหภม

รปท 2.25 รปแสดงสารกงตวน าแบบไมมการเชอมตอ

2. สารกงตวน าแบบมการเชอมตอ (SINGLE-JUNCTION SEMICONDUCTORS) น าเอาสารกงตวน าชนด P และชนด N มาเชอมตอกน เชน ไดโอด ซงไดโอดจะแปลงกระแสไฟโดยยอมใหกระแสไฟไหลผานไดทศทางเดยว รปท 2.26 รปแสดงสารกงตวน าแบบมการเชอมตอ

3. สารกงตวน าแบบเชอมตอค (DUAL-JUNCTION SEMICONDUCTORS) การเชอมตอแบบนกคอตวทรานซสเตอร ทรานซสเตอรจะม 2 ชนด คอ NPN และ PNP

รปท 2.27 รปแสดงสารกงตวน าแบบเชอมตอค ไดโอด (DIODES) ท าขนมาจากสารกงตวน าชนด N และชนด P มาเชอมตอกนไดโอดมหลายชนด คอ

- ไดโอดแปลงกระแสไฟ (ไดโอดธรรมดา) จะยอมใหกระแสไฟไหลผาน ตวมนไปได เมอปอนแรงดนจากดาน P ไปยงดาน N (ปอนแรงดนตาม) แตจะไมยอมใหกระแสไฟไหลยอนกลบจาก N ไป P ซงจะเหนไดวาไดโอดจะยอมใหกระแสไฟไหลผานเพยงทางเดยว

ไดโอดทางดาน P จะใชสญลกษณแทนดวยตว A หรอทเรยกวาขว แอโนด เปนขวบวก และดาน N จะใชสญลกษณแทนดวยตว K หรอเรยกวาขว แคโทด เปนขวลบ

รปท 2.28 รปสญลกษณแสดงอปกรณไดโอด - ซเนอรไดโอด (ZENER DIODE) จะเหมอนกบไดโอดธรรมดา คอ ใหกระแสไฟไหลผานไดเพยง

ทางเดยว แตจะแตกตางกนตรงท เมอเกดแรงดนยอนกลบสงกวาจดแรงดนพงทลายของมน มนจะยอมใหกระแสไฟไหลยอนกลบผานตวมนไปได

รปท 2.29 รปสญลกษณแสดงวงจรการตออปกรณซเนอรไดโอด

- ไดโอดเปลงแสง (LIGHT - EMITTING DIODE หรอ LED) คอไดโอดทเชอมตอแบบ PN ซงจะเปลงแสงออกมาเมอมกระแสไฟไหลผานมน ขอดของไดโอดเปลงแสงคอท างานทแรงดนต ามาก ไมสนเปลองพลงงาน มอายการใชงานนาน และอณหภมต าขณะใชงาน

รปท 2.30 รปสญลกษณแสดงวงจรการตออปกรณซเนอรไดโอด - โฟโตไดโอด (PHOTO DIODE) การท างานของโฟโตไดโอดกคอ จะยอมใหกระแสไฟไหลผานไป

ได เมอมแสงตกกระทบกบตวไดโอด ปรมาณของกระแสไฟทไหลผานตวโฟโตไดโอดกขนอยกบปรมาณของแสงทตกกระทบลงบนตวโฟโตไดโอด

รปท 2.31 รปสญลกษณแสดงวงจรการตออปกรณซเนอรไดโอด ไดโอดท าหนาทเหมอนกบความตานทานตวหนงในวงจรจงเปนเหตใหเกดแรงดน ตกครอมขน ซลคอนไดโอด : ประมาณ 0.7 โวลต เจอรเมเนยมไดโอด : ประมาณ 0.3 โวลต

- ทรานซสเตอร (TRANSISTER) เปนอปกรณอเลกทรอนกสทท ามาจากสารกงตวน าชนด N และ P น ามาเชอมตอค มอย 2 แบบ คอ NPN และ PNP

รปท 2.32 รปสญลกษณแสดงวงจรการตออปกรณทรานซสเตอรแบบ NPNและPNP

รปท 2.33 วงจรการท างานของทรานซสเตอร

- หลกการท างานของทรานซสเตอร ในทรานซสเตอรแบบ NPN เมอมกระแสเบส IB ไหลจากขาเบสไปยงขาอมเตอร กจะเกดการไหลของกระแสคอลเลกเตอร IC จากขาคอลเลกเตอรไปยงขาอมเตอรได ในทรานซสเตอรแบบ PNP เมอมกระแสเบส IB ไหลจากขาอมเตอรไปยงขาเบส กจะเกดการไหลของกระแสคอลเลกเตอร IC จากขาอมเตอรไปยงขาคอลเลกเตอรได

รปท 2.34 รปสญลกษณแสดงวงจรการการท างานของอปกรณทรานซสเตอรแบบ NPNและPNP

ทรานซสเตอรทง 2 แบบ กระแสเบส IB ไหลเพยงเลกนอย กสามารถท าใหกระแสคอลเลกเตอรไหลไดจ านวนมาก คอสามารถไหลได 10 ถง 100 เทาของกระแสเบส

- คณสมบตของทรานซสเตอรแบบธรรมดา 1. การขยายสญญาณ (SIGNAL AMPLIFICATION) 2. การท าหนาทเปนสวตช (SWITCHING)

- โฟโตทรานซสเตอร (PHOTO TRANSISTER) เมอมแสงตกกระทบยงโฟโตทรานซสเตอร มนจะเปลยนตวมนใหเปนสญญาณทางไฟฟา ท าใหเกดการไหลของกระแสคอลเลกเตอร IC ขน

รปท 2.35 รปสญลกษณแสดงวงจรการการท างานของอปกรณโฟโตทรานซสเตอร - เทอรมสเตอร (THERMISTOR)

เปนอปกรณทมคาความตานทานทางไฟฟาเปลยนแปลงไปตามการเปลยนแปลงของอณหภม ท าจากโลหะตาง ๆ มาผสมกน เชน นกเกลออกไซด, แมงกานส, โคบอลต, เหลก และทองแดง เทอรมสเตอร ม 2 แบบ คอ 1. เทอรมสเตอรแบบมคาสมประสทธทางความรอนเปนลบ คอ เมออณหภมเพมขนคาความตานทานจะมคาลดลง 2. เทอรมสเตอรแบบมคาสมประสทธทางความรอนเปนบวก คอ เมอมอณหภมเพมขนคาความตานทานจะเพมขนดวย เทอรมสเตอรทใชในรถยนตนนใชเปนตวตรวจจบอณหภมน าหลอเยนใน เครองยนตและเปนเทอรมสเตอรแบบลบ

รปท 2.36 รปแสดงตวตรวจจบอณหภมน าหลอเยนของระบบ EFI

วงจรทใชเทอรมสเตอรควบคมการท างาน

รปท 2.37 รปแสดงการท างานของเทอรมสเตอร - ผลกแร (PIEZOELECTRIC ELEMENT)คอ ผลกทท าจากสารกงตวน าชนดพเศษ มอย 2 แบบ

1. แบบคาความตานทานเปลยนแปลง ท างานเมอแรงดนกระท าบนแผนซลคอนของผลกแร และคาความตานทานกจะเปลยนแปลงไปตามมมการเปลยนแปลงรปทรงของแผนซลคอน คาความตานทานทเปลยนแปลงนจะถกท าใหเปนการเปลยนแปลงของสญญาณแรงดนไฟฟาโดย ไอซ ซงตดตงอยภายในตวตรวจจบสญญาณสญญากาศ

รปท 2.38 แบบคาความตานทานเปลยนแปลงของผนกแร

2. แบบผลตแรงดนไฟฟาออกมาได ท างานเมอเกดการสนสะเทอน จะเปลยนแปลงเปนแรงดนไฟฟาออกมาใชเปนตวตรวจจบสญญาณการเคาะของเครองยนต

(ก) แสดงภาพตด (ข) คณสมบตของสญญาณออก รปท 2.39 แบบผลตแรงดนไฟฟา

- เซลลเหนยวน าดวยแสง (PHOTO CONDUCTIVE CELL) เปนสารกงตวน าทถกเปดออกใหรบแสงและท าใหความตานทานภายในของมนเปลยนแปลงไป เชน เซลสเปลยนพลงงานแคดเมยมซลไฟต (Cds) คาความตานทานภายในของมนจะเปลยนแปลงไปตามปรมาณของแสงทตกกระทบลงบนตวมน โดยอตราการไหลของกระแสไฟฟาทไหลผานเซลลจะผนแปรไปตามความตานทานของเซลลตามปรมาณของแสงทตกกระทบตวมน

เซลลเหนยวน าดวยแสง (PHOTO CONDUCTIVE CELL)

รปท 2.40 รปแสดงเซลลเหนยวน าดวยแสง (แคดเมยมซลไฟดโฟโตเซลส) - คอนเดนเซอร (CONDERSER, CAPACITOR)

ท าหนาทเกบประจไฟฟาไวภายในตวของมนเอง มลกษณะคลายกบแบตเตอรเลก ๆ ซงสามารถประจไฟฟาเขา และคายประจไฟฟาได คาความจมหนวยเปน ฟารด (FARAD) (F)

สญลกษณ หรอ

รปท 2.41 รปแสดงสญลกษณของคอนเดนเซอร

รปท 2.42 รปแสดงการประจและการคายประจ - ชนดของตวเกบประจ (CONDENSER)

1. ตวเกบประจชนดเซรามก สวนมากจะใชในวงจรอเลกทรอนกส ตวเกบประจชนดเซรามกไททาเนยมออกไซด ตวเกบประจชนดเซรามกแบเรยมไททาเนตออกไซด

รปท 2.43 รปแสดงตวเกบประจชนดเซรามก

2. ตวเกบประจชนดกระดาษ ใชอยในชดหนาทองขาวจานจายของระบบจดระเบด

รปท 2.44 รปแสดงตวเกบประจชนดกระดาษ 3. ตวเกบประจชนดอเลกทรอไลท ใชอยในหนวยแฟลชเชอรสญญาณไฟเลยวของรถยนต

รปท 2.45 รปแสดงตวเกบประจชนดชนดอเลกทรอไลท - หนวยรวมวงจร (INTEGRATED CIRCUITS)

เรานยมเรยกกนวา ตวไอ.ซ. คออปกรณทรวมชนสวนตาง ๆ ของวงจรไฟฟาเขาดวยกนไวในแผนซลคอนขนาดไมกมลลเมตรและบรรจไวในตวถงเซรามกหรอพลาสตก

รปท 2.46 รปแสดงหนวยรวมวงจรหรอ I.C.

- ขอดหรอประโยชนของไอ.ซ. 1. สามารถบรรจชนสวนจ านวนมากเขาไปไวในแผนซลคอนเพยงแผนเดยวเลก ๆ ได 2. ลดชนสวนทจะตองน ามาตอเพมเตมลงไดมาก 3. มขนาดเลกและน าหนกเบา 4. ตนทนการผลตต า

- ไอ.ซ. แบงออกเปน 2 ชนด ตามการใชงาน 1. อานาลอก ไอ.ซ. (ANALOG I.C.) หรอลเนยร ไอ.ซ. ใชขยายหรอควบคมแรงเคลอนไฟฟาทไมคงท เชน เครองขยายเสยง, เครองตงเวลา, เครองปรบแรงเคลอน ไฟฟา 2. ดจตอล ไอ.ซ. (DIGITAL I.C.) หรอ ลอจก ไอ.ซ. (LOGIC I.C.) ตอบสนองหรอก าเนดแรงเคลอนเพยง 2 ระดบ เหมอนลกษณะของสวตช คอ เปดและปด (0 และ 1) (LOW & HIGH)

บทท 3 วธการด าเนนโครงการ

3.1 ล าดบขนตอนการท างาน การจดท าโครงการ ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต โดยมรายละเอยด

โครงสรางการท างานดงตอไปน

ศกษาขอมลเบองตน

เรมตน

เขยนแบบ

ด าเนนการจดซอวสดและอปกรณ

สรางชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอเลกทรอนกสรถยนต

สนสด

วเคราะหขอมล

สรปผลของโครงการ

ปรบปรงแกไข

ไมผาน

ออกแบบการทดลอง

ทดลองและเกบขอมล

ผาน

3.2 การออกแบบชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอเลกทรอนกสรถยนตและการด าเนนงาน

รปท 3.1 รปแบบโครงสราง 3.3 ขนตอนการปฏบตงานชนงาน

รปท 3.2 เตรยมอปกรณกอนการปฏบต

รปท 3.3 วางรปรางของชนงาน

รปท 3.4 รอชนงานยดตดกน

รปท 3.5 รายการอปกรณอเลกทรอนกส

บทท 4 การทดลองและสรปผลการทดลอง

ในบทนจะกลาวถงผลการด าเนนงานการทดสอบหาสมรรถนะของชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนตทสรางขน โดยใชการทดลองตอวงจรตางๆในระบบเพอวเคราะหปญหาและแนวทางแกไข 4.1 ผลการทดลองเบองตน จากการทดลองตอวงจรชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต พบปญหาดงน ครงท วนท แบบสมการทดสอบวงจรเบองตน วธแกไข

1 27/09/55 เมอท าการตอวงจรโดยมอปกรณไดโอดรวมกบหลอดไฟ ปรากฏวาวงจรไฟไมมาจากแหลงจายไฟ

ตรวจสอบทแหลงจายไฟพบวามอปกรณหลวมในชดจายไฟ ท าการแกไขและใชงานไดตามปกต

2 27/09/55 เมอท าการตอวงจรระบบเซนเซอรตรวจจบ(LDR) LDRไมท างาน

ตรวจสอบกระแสไฟทวงเขามาสรปวากระแสเกนคาทอปกรณจะรบได ท าการค านวณและลดการไหลของกระแสไฟฟาลง

3 27/09/55 เมอท าการตอระบบวงจรเชคการท างานของ ทรานซสเตอรแบบNPN เกดการชอตในวงจร

ตรวจสอบกระแสไฟทวงเขามาสรปวากระแสเกนคาทอปกรณจะรบได ท าการค านวณและลดการไหลของกระแสไฟฟาลง

4 27/09/55 เมอท าการตอระบบวงจร LED รวมกบซเนอรไดโอด ซงท าใหหลอด LED ขาดเนองจากแรงดนและกระแสมากเกนไป

ตรวจสอบกระแสไฟทวงเขามาสรปวากระแสเกนคาทอปกรณจะรบได ท าการค านวณและลดการไหลของกระแสไฟฟาลง

4.2 ผลการวเคราะหขอมลความพงพอใจ (โปรแกรม SPSS)

ผลการประเมนความพงพอใจทมตอ ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต ผลปรากฏดงตารางท 4-1

ตารางท 4-1 คาเฉลยและสวนเบยงเบนมาตรฐานความพงพอใจของนกเรยน นกศกษาและครอาจารยทมตอ ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต จ านวนกลมตวอยาง 28 คน

หวขอประเมน S.D. แปลผล ขอ 1 สอการสอนมความทนสมย 4.179 .612 มาก ขอ 2 สอการสอนมความสอดคลองกบเนอหา 4.071 .766 มาก

ขอ 3 สอการสอนดงดดความสนใน 4.107 .832 มาก

ขอ 4 สอการสอนท าใหผเรยนเขาใจเนอหาไดงาย 4.393 .737 มาก

ขอ 5 สอการสอนกระตนใหผเรยนเกดความคดทอยากจะลงมอปฏบต 4.500 .638 มาก

เฉลย 4.250 .717 มาก

คาความเชอมน 0.717

จากตารางท 4-1 พบวาโดยรวมกลมตวอยางทเปน นกเรยน นกศกษาและครอาจารยแผนกชางยนตมความพงพอใจตอ ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต ในระดบมาก (เฉลย 4.250) และในแตละดาน พบวา มความพงพอใจในระดบมาก เชนเดยวกน โดยแบบประเมนความพงพอใจมคาความเชอมน 0.717

บทท 5 สรป อภปรายผลและขอเสนอแนะ

5.1 สรปผล จากผลการด าเนนงานในบทท 4 เมอไดท าการทดลองและทดสอบแลวท าให ไดชดฝกสาธตระบบ

ไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต จ านวน 1 ชด ท าใหผเขารวมโครงการเขาใจและเรยนรหลกการท างานของวงจรระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต ชวยสรางความสามคคในหมคณะ และใชเปนสอการเรยนการสอนในรายวชางานไฟฟาในรถยนตท าใหสามารถน าความรทไดเรยนมาประยกตใชใหเกดประโยชนทสดและใหผทสนใจไดศกษาและเขาใจหลกการท างานไดและรวมถงการใชเพอประกอบการเรยนการสอนในรายวชางานไฟฟาในรถยนต 5.2 อภปรายผล ความพงพอใจ

การทผลการประเมนความพงพอใจของ นกเรยนนกศกษา และครอาจารยแผนกชางยนต มความพงพอใจตอชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต ในระดบมาก ทงนอาจเปนเพราะ ผวจยไดออกแบบ อปกรณสอชดฝกใหมขนาดพอเหมาะตอการเคลอนยายสะดวก สามารถดงดดความสนใจใหกบผเรยน และกระตนใหนกเรยน นกศกษาเกดความคดทอยากจะลงมอท าจรงจากการใช ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต 5.3 ขอเสนอแนะ จากผลการวจยพบวา ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนตน มประสทธภาพสง และเมอน าไปใชกบกลมตวอยาง พบวาสามารถพฒนาใหผเรยนเกดความเขาในหลกการท างานในอปกรณไดดมากขน สามารถทจะน าความรจากการศกษาและปฏบตไปพฒนาความร ความสามารถทจะแกไขระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต ไดดยงขน 5.4 ขอเสนอแนะดานการวจยและพฒนา ครงตอไป 2.1 ควรมการตรวจเชคอปกรณกอนการใชงานทกครง

2.2 กอนการทดลองหรอการทดสอบจ า เปนตองค านวณระบบวงจรเบองตนกอนการทดสอบหรอการทดลอง 2.3 ควรมการพฒนาและเพมอปกรณบางอยางใหมความทนสมย

บรรณนานกรม

(1) รองศาสตราจารย อ าพล ซอตรง, ดเรก ชวเชยร. งานไฟฟารถยนต . กรงเทพมหานคร ; ศนย สงเสรมวชาการ.2545. (2) ประสานพงษ หาเรอนชพ ,ทฤษฏและปฏบตไฟฟารถยนต.กรงเทพมหานคร ; ซเอดยเคชน.2549 (3) เชอ ชค า , ไฟฟาและอเลกทรอนกสยานยนต . พมพครงท 1 . กรงเทพมหานคร ; สมคมสงเสรม เทคโนโลย(ไทย-ญปน) .2543

http://indtech302.webs.com/index_1_411.html http://donmuang27.wikispaces.com http://www.epskm.com/elearning/elearning3/unit01.html# http://www.rmutphysics.com/charud/scibook/electric4/weekall.html

ภาคผนวก ผนวก ก

ตวอยางวงจรในการทดสอบและทดลอง 1. ตวอยางการใชวงจรในการทดลองหรอการทดสอบ

ตวอยางวงจรทใชในการทดลองหรอการทดสอบระบบชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต

การตอตวตานทานตอแบบวงจรขนาน

การเกบประจ

การคายประจ

การตอตวเกบประจ

การตอไดโอดเปรงแสงหรอLED

LDR กบความเขมแสง จดประสงค เพอใหเขาใจการท างานของ LDR เมอใชเปนตวรบรความสวางของแสง

ก. การตอแบบวดความตานทาน

ข. การตอแบบวดกระแสไฟฟา

แสดงวงจรไฟฟา แบบวดคาความตางศกยไฟฟา

ผนวก ข การเกบขอมลและแบบสอบถามความพงพอใจ

1. การเกบรวบรวมขอมลและการประมวลผล (แบบความพงพอใจ)

วธการเกบรวบรวมขอมล ผจดท าสอเกบรวบรวมขอมลจากการใช ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต รายละเอยด ดงน

1. เกบรวบรวมขอมล เพ อหาค าความพ งพอใจของชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต โดยมวธด าเนนการ ดงน

1.1 มอบแบบประเมนความพงพอใจจากการใช ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต ใหแกกลมตวอยาง ทเปน นกเรยนนกศกษาและครอาจารยแผนกชางยนต ทไดมาทดสอบและทดลองสอชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต จ านวน 28 คน จากนนผวจยเกบรวบรวมแบบสอบถาม

1.2 รวบรวมแบบสอบถามจากนกเรยน น ามาหาคาเฉลย ( X ) และสวนเบยงเบนมาตรฐาน (S.D.) (โดยใชโปรแกรม Spss)

การวเคราะหขอมล 1. คาระดบ ความพงพอใจของนกเรยนนกศกษาและครอาจารย ทใช นกเรยนนกศกษาและคร

อาจารย จาก คาเฉลย คาเบยงเบนมาตรฐาน แลวเปรยบเทยบกบเกณฑในการแปลความ ดงน

1.00 - 1.50 หมายถง เหมาะสม / เหนดวยอยในระดบนอยทสด 1.51 - 2.50 หมายถง เหมาะสม / เหนดวยอยในระดบนอย 2.51 - 3.50 หมายถง เหมาะสม / เหนดวยอยในระดบปานกลาง 3.51 - 4.50 หมายถง เหมาะสม / เหนดวยอยในระดบ มาก 4.51 - 5.00 หมายถง เหมาะสม / เหนดวยอยในระดบมากทสด

แบบสอบถามความพงพอใจของนกเรยน นกศกษาทมตอ ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต

วทยาลยเทคโนโลยสายมตรนครราชสมา

*************************** ค ำชแจง : แบบสอบถามนมจดมงหมายเพอศกษาระดบความพงพอใจ ชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต เพอเปนขอมลในการปรบปรงสอการเรยนการสอนของครใหเหมาะสมยงขน ความคดเหนของนกเรยน นกศกษาจะเปนประโยชนตอตวนกเรยนเองและวทยาลยโปรดใหขอมลตามความเปนจรง ผวจยจะใชประโยชนจากขอมลนเพอการวจยเทานน ตอนท 1 ขอมลทวไป

1. เพศ หญง ชาย 2. อาย 15-20 ป 21-25ป 26-30 ป 3. สถานนะผประเมน คณะครอาจารย นกเรยนนกศกษา

ตอนท 2 จงใสเครองหมาย () ลงในชองระดบความพงพอใจทนกเรยน นกศกษาไดรบจากการใชสอชดฝกสาธตระบบไฟฟาและอปกรณอเลกทรอนกสรถยนต ตามความเปนจรง ความพงพอในระดบตางๆ มความหมายดงน

5 หมายถง พงพอใจมากทสด 4 หมายถง พงพอใจมาก 3 หมายถง พงพอใจปานกลาง 2 หมายถง พงพอใจนอย 1 หมายถง พงพอใจนอยทสด

ตวชวดความพงพอใจ ระดบความพงพอใจ

5 4 3 2 1 1. สอการสอนมความทนสมย

2. สอการสอนมความสอดคลองกบเนอหา

3. สอการสอนดงดดความสนใจ

4. สอการสอนท าใหผเรยนเขาใจเนอหาไดงาย

5. สอการสอนกระตนใหผเรยนเกดความคดทอยากจะลงมอปฏบต

ความคดเหน และขอเสนอแนะเพมเตม ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………