อิเล็กทรอนิกส์กำลัง Power Electronics

ไดโอด (Diode)

• ไดโอดเรียงกระแส (Rectifier Diode):
  • ลักษณะ: ออกแบบมาเพื่อแปลงกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสตรง (DC) ทนต่อกระแสและแรงดันได้ปานกลางถึงสูง มีความเร็วในการสวิตชิ่งไม่สูงนัก
  • การใช้งาน: วงจรเรียงกระแสในแหล่งจ่ายไฟ AC-DC, วงจรป้องกันการต่อขั้วผิด
• ไดโอดซีเนอร์ (Zener Diode):
  • ลักษณะ: ออกแบบมาให้ทำงานในสภาวะไบแอสกลับเมื่อแรงดันเกินค่าซีเนอร์ (Zener Voltage) และรักษาระดับแรงดันให้คงที่
  • การใช้งาน: วงจรควบคุมแรงดันไฟฟ้า, วงจรอ้างอิงแรงดัน
• ไดโอด TVS (Transient Voltage Suppressor Diode):
  • ลักษณะ: ออกแบบมาเพื่อป้องกันวงจรจากแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วขณะ (Transient Voltage) เช่น ไฟกระชาก
  • การใช้งาน: วงจรป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

ทรานซิสเตอร์มีหน้าที่หลักสองประการในวงจรอิเล็กทรอนิกส์:

1. การขยายสัญญาณ (Amplification): ทรานซิสเตอร์สามารถเพิ่มขนาดของสัญญาณไฟฟ้าขนาดเล็กให้มีขนาดใหญ่ขึ้นได้ เช่น การขยายสัญญาณเสียงจากไมโครโฟนให้ดังขึ้นผ่านลำโพง
2. การสวิตชิ่ง (Switching): ทรานซิสเตอร์สามารถทำหน้าที่เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมการเปิด-ปิดการไหลของกระแสไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งเป็นพื้นฐานสำคัญของการทำงานของวงจรดิจิทัล เช่น ในคอมพิวเตอร์

โครงสร้างพื้นฐาน:

ทรานซิสเตอร์ส่วนใหญ่สร้างจากวัสดุสารกึ่งตัวนำ เช่น ซิลิคอน (Silicon) หรือเจอร์เมเนียม (Germanium) โดยมีการจัดเรียงชั้นของสารกึ่งตัวนำชนิด P (Positive) และ N (Negative) ที่แตกต่างกัน ทำให้เกิดรอยต่อ (Junction) ระหว่างชั้นต่างๆ

             Power MOSFET เป็นอุปกรณ์ ควบคุมด้วยแรงดัน (Voltage-Controlled Device) ที่พัฒนามาจาก MOSFET ทั่วไป แต่ได้รับการออกแบบมาเป็นพิเศษให้สามารถทนต่อ กระแสและแรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น และมีการ ระบายความร้อนที่ดีขึ้น โครงสร้างพื้นฐานของ Power MOSFET ประกอบด้วยสามขั้วคือ เกต (Gate), เดรน (Drain), และซอร์ส (Source) การทำงานของมันอาศัยการสร้าง สนามไฟฟ้า ที่ขาเกตเพื่อควบคุมช่องทางการนำกระแสระหว่างเดรนและซอร์ส

              GBT เป็นอุปกรณ์ที่ รวมเอาข้อดี ของ Power MOSFET และ ทรานซิสเตอร์ไบโพลาร์ (BJT) เข้าไว้ด้วยกัน โดยมีโครงสร้างที่คล้ายกับ MOSFET ในส่วนของขาเกต ทำให้ ควบคุมได้ง่ายด้วยแรงดัน แต่ในส่วนของการนำกระแส จะมีลักษณะคล้ายกับ BJT ทำให้สามารถ ทนกระแสได้สูง และมี แรงดันตกคร่อมขณะนำกระแสต่ำ กว่า MOSFET ในการใช้งานที่แรงดันสูง

             SCR (Silicon Controlled Rectifier) หรือ ไทริสเตอร์ (Thyristor) ชนิดหนึ่ง เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำกำลัง (Power Semiconductor Device) ที่มีความสำคัญอย่างมากในการควบคุมกำลังไฟฟ้า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) SCR ทำหน้าที่เป็น สวิตช์อิเล็กทรอนิกส์แบบควบคุมได้ทางเดียว ซึ่งหมายความว่ามันสามารถยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น (จากแอโนดไปยังแคโทด) และจะเริ่มนำกระแสเมื่อได้รับสัญญาณกระตุ้นที่ขา เกต (Gate)

                 ไทรแอก (Triac) และ ไดแอก (Diac) เป็นอุปกรณ์สารกึ่งตัวนำในกลุ่ม ไทริสเตอร์ (Thyristor) ที่มีความสำคัญในการควบคุมกำลังไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการควบคุมโหลดที่ไม่ต้องการการควบคุมทิศทางของกระแสไฟฟ้าอย่างละเอียด เช่น หลอดไฟ เครื่องทำความร้อน และมอเตอร์ขนาดเล็ก

ไทรแอก (Triac):คำว่า "ไทรแอก" มาจาก "Triode for AC" ซึ่งบ่งบอกถึงความสามารถหลักของมันคือ การควบคุมกระแสไฟฟ้ากระแสสลับได้ทั้งสองทิศทาง ในอุปกรณ์ตัวเดียว ทำให้เป็นทางเลือกที่สะดวกและมีประสิทธิภาพสำหรับการควบคุมกำลังไฟฟ้า AC เมื่อเทียบกับการใช้ SCR สองตัวต่อกันแบบ Anti-Parallel

ไดแอก (Diac):คำว่า "ไดแอก" มาจาก "Diode for AC Switching" เป็นไทริสเตอร์อีกชนิดหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อเป็น อุปกรณ์กระตุ้น (Triggering Device) หลักสำหรับไทรแอก

             ไอซีไทเมอร์ (IC Timer) เป็นวงจรรวม (Integrated Circuit - IC) ที่ถูกออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อสร้างสัญญาณเวลา (Timing Signals) หรือหน่วงเวลา (Time Delay) ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างแม่นยำและง่ายดาย ไอซีไทเมอร์ได้กลายเป็น องค์ประกอบพื้นฐาน ที่สำคัญในวงจรต่างๆ มากมาย ตั้งแต่ระบบควบคุมง่ายๆ ไปจนถึงอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อน