Table of Contents
หม้อแปลงไฟฟ้า คืออะไร ? มีหลักการทํางานอย่างไร !!
นอกจากการดูบทความนี้แล้ว คุณยังสามารถดูข้อมูลที่เป็นประโยชน์อื่นๆ อีกมากมายที่เราให้ไว้ที่นี่: ดูเพิ่มเติม
เพื่อนๆสามารถสนับสนุนช่อง ZimZim ได้ง่ายๆโดย
ซื้อสินค้าอะไรก็ได้ผ่าน Shopee 👉 https://shp.ee/2isipgp
ซื้อสินค้าอะไรก็ได้ผ่าน Lazada 👉 https://bit.ly/3purC3J
เป็นสมาชิกของช่อง https://bit.ly/3b39LIL
สวัสดีครับยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ ช่อง ZimZim DIY
ในวันนี้ แน่นอนครับว่า ผมจะมาอธิบาย อุปกรณ์ไฟฟ้า อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ง่ายๆสไตล์ช่อง Zimzim
และอุปกรณ์ที่ผมจะพูดถึงในวันนี้ก็คือ หม้อแปลง ไฟฟ้านั้นเองครับ
ก่อนจะไปพูดถึง หม้อแปลง ว่ามันทำงานอย่างไร
ผมจะขอพูดถึง กระแสไฟฟ้ากันก่อนนะครับ
กระแสไฟฟ้า ที่เราใช้ในปัจจุบัน หลักๆมีอยู่ด้วยกัน 2 ประเภท และผมคิดว่าเพื่อนๆส่วนใหญ่ก็คงทราบกันดี
นั้นก็คือ
ไฟฟ้ากระแสสลับ หรือที่เรามักเรียกว่า Ac
และไฟฟ้ากระแสตรง หรือที่้เราเรียกมันว่า Dc
แต่ว่าหม้อแปลงของเรา มันจะทำงานได้ ก็ต่อเมื่อ มะนเป็น กระแสสลับเท่านั้น นะครับ
ซึ่ง กระแสสลับ เราก็สามารถสร้างขึ้นได้ โดยใช้เครื่องกำเนิดไฟฟ้า หรือ ว่า ไดนาโมปั่น แม่เหล็กถาวร ให้มันหมุนตัดผ่านขดลวด
ก็จะได้กระแสสลับไปมาๆ แบบนี้ ครับ
ถ้าเราส่ง ไฟฟ้ากระแสตรง ผ่านขดลวด
สนามแม่เหล็กจะเกิดขึ้น แต่ว่าเกิดแบบคคงที่ครับ ก็คือมันจะไม่เกิดการเหนี่ยวนำใดๆ เกิดขึ้น
แต่ถ้าเราส่ง ไฟฟ้ากระแสสลับ ผ่านสายไฟเข้าไป สนามแม่เหล็กจะเพิ่มขึ้นและลดลง และมันก็สลับเปลี่ยนขั้วไปๆมาๆ
หากว่าเราใช้สายทองแดง หลายๆเส้น วางคู่กัน
แล้วป้อนกระแสผ่าน เราก็จะยิ่งได้สนามแม่เหล็กที่แรงขึ้น
และเมื่อเราเปลี่ยนรูปทรง จากสายทองแดงเส้นเดียวตรงๆเนี่ยะ เป็นขดเป็น ม้วนกลมๆ สนามแม่เหล็กจะยิ่ง แรงขึ้นไปอีกครับ
เพราะฉะนั้น ถ้าหากเราพันขดลวดอีก 1 ชุดวาง ใกล้ๆ กัน
แล้วเราก็ปล่อย ไฟฟ้ากระแสไฟสลับ ผ่านขดแรกลวด ชุดแรก มันก็จะเกิดการเหนี่ยวนำ กระแสไฟฟ้า เข้าขดที่สอง แบบอัตโนมัติ ครับ
เพื่อนๆจะเห็นได้ชัดว่า ส่วนที่สำคัญที่สุด ที่กระแสมันสามารถไหลผ่านหม้อแปลงได้ นั้นก็คือการใช้ไฟฟ้ากระแสสลับสร้าง สนามแม่เหล็ก
เพราะฉะนั้นเพื่อนๆ การที่เราเอาสายทองแดง พวกนี้มาขวาง อิเล็กตรอนอิสระในสายไฟ มันจะถูกก่อกวนโดยสนามแม่เหล็ก มันไม่เป็นตัวตัวของตัวเองเหมือนคนเมา และก็สามารถควบคุมทิศทางที่มันเดินได้
โดนสนามแม่เหล็กเป่าหู บังคับ ไปทางซ้าย ทีขวาที มันก็เชื่อฟัง อิเล็กตรอนมันก็เลยเกิดการเคลื่อนที่
การเคลิ่อนที่ตรงนี้ เราจะเรียมันกว่า เป็นแรงเคลื่อนไฟฟ้า หรือ EMF
แรงเคลื่อนไฟฟ้านี้จะไม่เกิดขึ้น กับไฟฟ้าที่เป็นกระแส DC
นั้นเป็นเพราะสนามแม่เหล็กมันคงที่เกินไป อิเล็กตรอนมันเลยไม่ถูกบังคับให้เคลื่อนที่
แต่ถ้าผมเอากระแสไฟ DC มาต่อ และทำการ กด เปิด / ปิด สวิตซ์
มันจะเกิดการเปลี่ยนแปลงกระทันของ
ของสนามแม่เหล็ก ในระยะเวลาสั้นๆ เราจะเห็นหลอดไฟ สว่าง มากระจี๊ดหนึ่ง ให้พอเห็น
แต่การใช้งานจริงๆ แสงสว่าง แบบกระพริบๆ คงไม่มีใครต้องการ มันเหมือนหลอดไฟเสีย ซะมากกว่า
ดังนั้นถ้าผมอยากให้มันสว่างอย่างคงที่ ผมก็ต้องเพิ่มจังหวะให้มันมากขึ้น
เพื่อนๆก็จะเห็นว่า ผมจะกดสวิตท์ได้เร็วสุด ไม่เกิน 5 ครั้ง ต่อวินาที ทำให้แสง มันยังกระพริบๆ อยู่ ไม่เนียนตา
แต่สำหรับไฟบ้าน มันสามารถเปิด/ปิด รัวๆแบบผมนี้ แต่เปิดปิดได้ไวกว่า มากครับ มันสามารถทำได้ถึง 50 ครั้งต่อวินาที หรือเราเรียกว่า 50Hz นั้นเอง
ซึ่งความเร็วนี้ หลอดไฟมันจะกระพริบไวมาก จนสายตาของพวกเรา ไม่สามารถจับการเคลื่อนไหวของแสงพวกนี้ทัน เราเลยก็มองว่าไฟหลอดไฟ มันสว่างคงทื้ และสว่างต่อเนื่อง
กลับมาดูที่หม้อแปลงครับ การวางขดลวดใกล้ๆกัน มันสามารถ เหนี่ยวนำ กระแสได้จริง
แต่มันก็สูญเสีย สนามแม่เหล็กจำนวนมากมายมหาศาล ที่เป็นช่องว่างตรงนี้ เพราะฉะนั้นวิศวะรก็เลย แก้ไขปัญหานี้ โดยใช้
เหล็กวางเป็นแกนกลางละหว่างขดลวดทั้งสอง
และขดลวด ชุดแรก ที่เราป้อนกระแสเราจะเรียกว่า ขด ปฐมภูมิ และ อีกขดหนึ่งที่ถูกเหนี่ยวนำ
เราจะเรียกว่า เป็นขด ทุติยภูมิ
เมื่อเราวางแกนเหล็ก สนามแม่เหล็กมันก็จะแบ่งๆ ไปที่ขดลวด ทุติยภูมิ ทำให้หม้อแปลงมี ประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
แต่การที่เราใช้ แกนเหล็ก มันก็ยังมีปัญหาอยู่นะครับ ปัญหานั้นก็คือ มันยังมีพลังงานบางส่วนสูญหายไป จากกระแสน้ำวน
กระแสน้ำวนคืออะไร
มันคือกระแสส่วนหนึ่ง จะหมุนรอบๆ แกนเหล็กแท่ง เมื่อมันหมุนมากๆขึ้น มันจะทำให้หม้อแปลงนั้นเกิดความร้อน
วิศวกร ก็เลยต้องออกแบบ แท่งเหล็กใหม่ อีกครั้ง ทีนี้เขาก็จะเปลี่ยนไปใช้เป็นเหล็กเคลือบ แผ่นซ่้อนๆกันแทน ซึ่งมันก็ช่วยลดการเกิด กระแสน้ำวนได้เป็นอย่างดีครับ
อย่างหม้อแปลง StepDown เราจะให้ พันขดลวดทางฝั่ง ปฐมภูมิ ให้มากกว่าฝั่ง ทุติยภูมิ
และ หม้อแปลงสเต๊ปอัพ เราจะกลับกัน เราจะ พันขดลวดทางฝั่ง ทุติยภูมิ มากกว่า ฝั่ง ปฐมภูมิ
ซึ่งหม้อแปลงพวกนี้ มันจะมีประโยชน์มาก สำหรับโรงไฟฟ้าที่ต้องการรับส่งกระแสไฟฟ้าไกลๆ
เพราะมันจะช่วย ลดการสูญเสีย จากความต้านทานจากสายส่งที่ยาวๆ และที่สำคัญมันช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายเพราะสายไฟไม่จำเป็นต้องเส้นใหญ่ ด้วยครับ
แต่หม้อแปลง ไฟฟ้า ที่ใช้สำหรับ โรงงาน หรือ อาคารพาณิชย์ใหญ่ๆ มักจะใช้เป็นแบบ 3เฟส ส่วนเรื่องไฟฟ้า 3 เฟส เดี่ยวผมจะมาอธิบายอีกครี่ง ในภายหลังนะครับ
ส่วนหม้อแปลง ทีเราใช้กันภายในบ้านเรือน มักจะเป็น StepDown เราสามารถออกแบบ เลือกใช้เป็น ขดหยิบย่อย เลือกใช้ V ต่างๆได้อย่างอิสระ
ตอนนี้หม้อแปลงก็พัฒนา ไปหลายรูปแบบ อย่างเช่นหม้อแปลงแบบ เทอร์รอย รูปทรง มันคล้ายๆโดนัท มีรูตรงกลาง ลักษณะเป็น วงกลม มันก็จะแบ่งวัสดุที่ทำแกนได้เป็นหลายๆชนิด อีกครับ
ทั้งแกนชนิดเหล็ก แกนเฟอรไรท์
แต่หม้อแปลงทุกแบบ มันก็มีความร้อนสะสมเกิดขึ้นมาเสมอ ยังไงๆเราต้องเลือกใช้ ให้มันเหมาะสมกับโหลด
สำหรับคลิปนี้ผมก็ขออธิบาย หม้อแปลงไฟฟ้า เบื้องต้นไว้เท่านี้ก่อน
ขอบคุณเพื่อนๆทุกท่านที่ติดตามรับชมครับ
ขอบคุณข้อมูล จากอินเทอร์เน็ต:
The Engineering Mindset
หม้อแปลงคืออะไร? หม้อแปลงไฟฟ้า
กฎของโอห์ม EP2/2 (คำนวนสูตรง่ายๆ ฉบับสมบูรณ์100%..) เข้าใจทั้งหมดแค่ 6 นาที!!
สามารถสนับสนุนช่อง ZimZim ง่ายๆ
ซื้อสินค้าอะไรก็ได้ผ่าน Shopee 👉 https://shp.ee/2isipgp
ซื้อสินค้าอะไรก็ได้ผ่าน Lazada 👉 https://bit.ly/3purC3J
เป็นสมาชิกของช่อง https://bit.ly/3b39LIL
สวัสดีครับ ยินดีต้อนรับทุก ท่านเข้าสู่ช่อง Zimzim DIY
หลังจาาคลิปที่แล้วผมได้ อธิบายที่มาที่ไป กฎของโอห์ม ในวันนี้ผมก็จะเข้าเนื้อหา การคำนวนสูตร และเทคนิคการใช้ สูตรกฎของโอห์ม กันนะครับ
แล้วกฎของโอห์ม มันก็คืออะไร กฎของโอห์ม คือความสัมพันธ์ ระหว่างแรงดัน กระแส และ ความต้านทาน
เราจะรู้สูตรพวกนี้ไปทำไม
ที่เราใช้สูตรนี้ก็เพราะว่า เราต้องการรู้ค่าไดรู้ค่าหนึ่ง จาก ตัวแปรที่ให้มาไม่ครบ เพราะฉะนั้น ถ้าเรารู้ค่าตัวแปรสองตัวอยู่แล้ว ก็จะสามารถคำนวนหาค่าตัวแปรที่เหลือได้
แต่ถ้าหากเรารู้ค่าตัวแปรทั้งสามแล้ว ก็ไม่จำเป็นต้องใช้สูตรนี้ ก็ได้ครับ
กฎของโอห์มได้รับการพัฒนามาจาก นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Georg simon ohm
ซึ่งเขาได้ พัฒนาลองผิดลองถูก
จนกลายมาเป็น สามสูตรมาตฐานที่สำคัญ ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับ สมการของการคำนวน ครับ
แรงดัน = กระแส x ตัวต้านทาน และ
กระแส = แรงดัน / ตัวต้านทาน และ
ตัวต้านทาน = แรงดัน x กระแส
ซึ่งสูตรนี้ เพื่อนๆหลายๆท่านบ่นว่าจำยาก มันมีหลายตัวแปร เพราะฉะนั้น เพื่อนๆก็แค่จำมันในรูปแบบของ 3เหลี่ยม คั้นด้วย 3ช่อง
จากนั้นเราก็เขียน V ไว้ด้านบน I ไว้ด้านซ้ายล่าง R ไว้ด้านขวาล่าง
คร่าวนี้ง่ายขึ้นเยอะแล้วละครับ ถ้าหากเพื่อนๆ อยากหาค่าอะไร ก็ให้เอามือปิดตัวอักษรที่เราต้องการหา ตัวนั้น สมมุติว่าถ้าเพื่อนๆอยากหาค่าแรงดัน แรงดันก็คือ V ใช่ไหมครับ เราก็เอานิ้วมือปิดตัว V
แล้วก็เขียนตัว V ใส่กระกาษเอาไว้ก่อน หลังจากนั้น เราก็จะเหลือ I และ R เราก็ดึงมาใส่ให้ครบ ก็จะได้ V=ir หรือ V = I x R
ซึ่งก็หมายความว่า แรงดันเท่ากับกระแสคูณด้วยความต้านทาน เหมือนสูตรที่เราเขียนเมื่อสักครู่เป๊ะ
สำหรับ กระแสที่เขาใช้ตัวย่อเป็นตัว I ซึ่งแทนที่มันจะเป็น ตัว A ที่หมายแอมแปร์ ทำไมเป็นอย่างงั้น
ตัว I เราจะตั้งชื่อตาม อังเดร แอมแปร์ ซึ่งเขาเรียก ปริมาณ กระแสไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลง นี้ว่า Intensity of current หรือความเข้มของกระแส ดังนั้นเพื่อเป็นเกียรติ
เราจะดึงตัว I มาใช้ในการคำนวนสูตร ครับ
นอกจากตัว I ที่ปรากฎนีแล้ว เพื่อนๆก็คงจะเจอบางสูตร กฎของโอห์มที่ใช้ตัว E แทนตัว V ซึ่งตัว E ก็มีที่มาที่ไปอีกละครับ ชื่อย่อมันมาจาก EMF หรือ Electromotive Force
หรือ แรงเคลื่อนไฟฟ้า แต่ไม่ต้องห่วงครับ จะ V หรือ E ก็ใช้ได้เหมือนกัน อยู่ที่เราเลือกใช้ตัวไดตัวหนึ่งก็พอ
อย่างที่ผมบอกนะครับ เมื่อเราปิด V เราก็จะได้สูตร แรงดัน = กระแส x ความต้านทาน
(V)แรงดัน = (A)กระแส x (R)ตัวต้านทาน
……….แต่ถ้าหากเรา ต้องการหากระแสเราก็แค่เอานิ้ว ปิด ตัว I ก็จะได้ I = V / R
ดังนั้นกระแสจึงเท่ากับแรงดัน หารด้วยความต้านทาน เหมือนสูตรที่เราเขียนเมื่อสักครู่เป๊ะ
………….ถ้าเราอยากหาความต้านทานเราก็แค่เอ่นิ้ว ปิด ตัว R ก็จะได้ R = V/I
ดังนั้นความต้านทานเท่ากับแรงดัน หารด้วยกระแส เหมือนสูตรที่เราเขียนเมื่อสักครู่เป๊ะ
พอเรารู้วิธีการหาสูตรแล้วนะครับ ผมจะยกตัวอย่าง วงจรที่เราใช้สุตรพวกนี้กัน
วงจรแรกผมจะ
สมมุติว่าเรามีวงจรไฟฟ้าง่ายๆ วงจรหนึ่ง แบตเตอร์รี่เราไม่ทราบว่ามีกี่ V กระแสของเรามี 2A และ ตัวตัวต้านทานที่ค่า 3โอห์ม
เราต้องการทราบแรงดันไฟฟ้าว่ามีเท่าไหร่ เราก็ใช้สามเหลี่ยมกฎของโอห์มพิสูจน์กัน โดยเอานิ้วปิดตัว V ก็จะได้ V เท่ากับ I X R
เรารู้ว่ากระแสคือ 2 แอมป์ เราก็ใส่แทนค่า เรารู้ว่าความต้านทานเท่ากับ 3 โอห์ม เราก็ใส่แทนค่า
เราจึงนำมันมาคูณกัน เพระาฮะนั้น 2A คูณด้วย 3ohm ก็จะได้ 6V
เพราะฉะนั้น แบตเตอร์รี่ของเรามีแรงดันอยู่ที่ 6V
แต่การใช้งานจริง เราอาจจะทราบค่าตัวแปร เพียงตัวแปรเดียวก็ได้
ตัวอย่างเช่น สมมุติ เรามีวงงจรไฟฟ้าง่ายๆ วงจรหนึ่ง แบตเตอร์รีแรงดันเราไม่ทราบ กระแสเราก็ไม่ทราบเช่นกัน ตัวต้านทานอยู่ที่ 4 โอห์ม
หากเราต้องการทราบแรงดัน เราก็ปรับมัลติมิเตอร์ย่านวัด A เราจะเห็นว่ากระแสไหลที่ 3A
เพราะฉะนั้น V = 3 x 4 ก็จะได้ 12
เพราะฉะนั้น แบตเตอร์รี่ของเรามีแรงดันอยู่ที่ 12V
ในการหากระแสเราเขียน
ก็ทำเหมือนกันครับ ให้เอานิ้วมือปิด อักษรตัว I แล้ว
ในรูปสามเหลี่ยม ทำให้เราเหลือ V กับ R
ดังนั้นเมื่อ V อยูู่ข้างบนตัว R มันก็เลยจะ หารกัน มันจะเหมือนกับเศษส่วนนะครับ
กระแสจึงเท่ากับแรงดันหารด้วยความต้านทาน
อย่างตัวอย่างนี้ เรารู้ว่าแรงดันไฟฟ้าคือ 6V และความต้านทานอยู่ที่ 3 โอห์ม ดังนั้นเมื่อนำมาหารกัน 6/3 3 2 6 ดังนั้นกระแสจึงเป้น 2 แอมป์
ถ้าเพื่อนๆเรียนเกี่ยวกับอิเล็กทรอนิกส์ควรจะมี มัลติมิเตอร์ เก็บไว้บ้านสักตัวหนึ่งนะครับ เพราะว่ามันสำคัญเป็นมากในการเรียนรู้แบบปฎิบัติ เดี่ยวผมจะทำเป็นลิงค์แนะนำไว้ใต้คลิปให้ครับ
แต่การใช้งานจริงๆ เราจจะทราบค่าตัวแปรเพียงตัวแปรเดียวก็ได้
ตัวอย่างเช่น สมมุตืว่า เรามีวงจรไฟฟ้าง่ายๆ วงจรหนึ่ง แรงดันเรารู้ว่ามี 6V กระแสเราไม่ทราบ ความต้านทานเราไม่ทราบ
หากเราต้องการทราบความต้านทาน เราก็ปรับมัลติมิเตอร์ ย่าน โอห์ม เรราก็จะเห็นว่าความต้านทาน = 2 โอห์ม
เพราะฉะนั้น I = 6/2 ก็จะได้ 3
เพราะฉะนัน้แบตเตอร์รี่ของเรามีกระแสอยู่ที่ 3A
ในการหาความต้านทานก็เหมือนกันคับ เราเอานิ้วปิด R ในรูปสามเหลี่ยม แล้วเราเขียน R ทิ้งไว้
เราเหลือ V กับ I สูตรนี้ก็คือ ความต้านทานเท่ากับแรงดันหารด้วยกระแส
เรารู้แรงดันไฟฟ้าคือ 12V และกระแสคือ 6A เอามาหารกันจึงรู้ว่ามีความต้านทาน 2ohm
สำหรับกฎของโอห์มมันที่ผมอธิบายไป มันเป็นสูตรพื้นฐาน ซึ่ง ซึ่งสามารถประยุกต์ใช้ร่วมกับ กำลังไฟฟ้าได้ ซึ่งจะได้สูตรที่หลากหลายมากขึ้น
เดี๋ยวจะพูดถึงอีกทีใน คลิปถัดๆไปนะครับ
ส่วนคลิปนี้ ขอบคุณเพื่อนๆ ทุกท่านที่ติดตามรับชมครับ
ขอบคุณข้อมูล จากอินเทอร์เน็ต:
The Engineering Mindset
How to test a diode
Testing diodes with a multimeter.
ไดโอดเบื้องต้น EP1/3(ไดโอดคืออะไร? ไดโอดทำมาจากอะไร?)
สามารถสนับสนุนช่อง ZimZim ง่ายๆ
ซื้อสินค้าอะไรก็ได้ผ่าน Shopee 👉 https://shp.ee/2isipgp
ซื้อสินค้าอะไรก็ได้ผ่าน Lazada 👉 https://bit.ly/3purC3J
เป็นสมาชิกของช่อง https://bit.ly/3b39LIL
สวัสดีครับ ยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง ZimZimDIY
วันนี้เหมือนเดิม นะครับผมจะมาอธิบาย อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ง่ายๆ สไตล์ช่อง Zimzim DIY
แล้ววันนี้นะครับ จะเป็น คิวของ ไดโอด กันบ้างนะครับ เนื่องจากมีเพื่อนๆ รีเควช ขอกันเข้ามา ผมน่าจะแบ่งย่อยไว้ประมาณ 3Ep นะครับ มาเริ่ม EP แรกกันเลยครับ
ผมจะขอย้อนความ ก่อนที่โลกใบนี้ จะมีไดโอดละกันนะครับ
ถ้าโลกของเราไม่มีไดโอด เราทุกคนก็จะมีเพียงไฟฟ้ากระแสสลับ AC ใช้เพียงอย่างเดียวเท่านั้น เพราะว่าไม่มี อุปกรณ์ มาแปลงสัญญาณ หรือ ที่เขาเรียกว่า เรกดิฟาย แยกขั้วเป็น + กับ
แล้วแบตเตอร์รี่ ก็ไม่เกิดขึ้น เพราะไม่มีที่ชาร์จ ที่เป็นแบบ DC
แสงสว่างเช่นหลอดไฟ ยุคนี้ที่เป็น LED ประหยัดไฟสุดๆ ก็ไม่เกิดขึ้น เพราะว่ามันต้องใช้ ขั้ว + และ มาเป็นแหล่งจ่าย ก็คงต้องไปใช้หลอดไฟใส้แทน ที่กินพลังงานมากกว่า เพราะว่าตัวมันไม่มีขั้ว
และสุดท้าย ทรานซิสเตอร์เตอร์ หัวใจหลักของการเปลี่ยนแปลง อุตสากรรม พวก คอมพิวเตอร์ , มือถือ , เครื่องคิดเลข , นาฟิกาแบบ ดิจิตอล ก็ไม่มี เพราะว่าอุปกรณ์พวกนี้พัฒนามาจาก ไดโอดนั้นเอง
เห็นไหมครับว่า ไดโอด นับว่าเป็น อุปกรณ์หนึ่งที่สำคัญมาก สามารถพลิกวงการโลก เลยก็ว่าได้
ไดโอดคืออะไร และ ทำมาจากอะไร
ไดโอด คือ สารกึ่งตัวนำชนิดหนึ่ง ที่ ส่วนใหญ่ทำมาจาก สารซฺิลิกอน
เพราะว่าซิลิกอนเป็นธาตุที่มีมากที่สุดบนเปลือกโลก เป็นอันดับ 2 รองมาจาก ออกซิเจน
แล้ว สารกึ่งตัวนำแปลว่า อะไร ก็คือ มันสามารถนำกระแสไฟฟ้าก็ได้ หรือ ไม่นำกระแสไฟฟ้าก็ได้เช่นกัน
ด้วยความมันที่เป็นกลางแบบนี้ ไม่ยึดติดกับฝักฝ่ายได
นักประดิษฐ์วิศวะกร ก็เล็งเห็น ข้อดีนี้ พัฒนาลองผิดลองถูก อยู่หลายแบบ แต่แบบที่ทำให้ได้ผลลัพท์ที่ดีเกินคาดก็คือ
ลองนำซฺิลิกอน มาไว้ตรงกลางของไดโอด แล้วก็ตัดครึ่ง แบ่งเป็นสองฝั่ง หลังจากนั้นก็ เพิ่มเติมคุณสมับติทางไฟฟ้าให้กับมัน
เพื่อให้ไดโอด สามารถ ยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านไปในทิศทางเดียว แล้วขั้นตอนนี้ทำอย่างไร
ปกติเขาจะเรียกว่าการโดป โดปสาร Ptype และ ก็ โดปสาร ntype เข้าไป
หลังจากนั้น ก็หุ้มด้วยพลาสติก เพื่อเป็นฉนวน ป้องกัน ไว้อีกทีแบบนี้ครับ
แล้วสาร P กับ สาร N คืออะไร เอาลองไปดูกันต่อครับ
สมมุตินี้คือะตอมของ ซิลิกอนนะครับ อะตอมก็คือ อนุภาคที่เล็กมากๆของสสารมารวมกัน มีนิวเคียสอยู่ตรงกลาง ที่ประกอบไปด้วย โปรตรอนกับนิวตรอน ดูดอิเล็กตรอนเอาไว้ให้มันวิ่งอยู่รอบๆ
อิเล็กตรอน นี่และครับที่ เราให้ความสนใจ เพราะว่าถ้าตัวมัน ขยับ กระแสไฟฟ้าก็เกิดขึ้น
มาดูที่ ซิลิกอนของเราบ้างครับ สังเกตุว่า อะตอม แทบจะไม่อิเล็กตรอนอิสระลงเหลืออยู่เลย ถ้าขั้นตอนต่างๆหยุดอยู่แค่นี้ ไดโอดก็ไม่ต่างอะไรกับ สายไฟเส้นหนึ่งแค่ นั้นเอง
เพื่อให้ไดโอด มัน นำกระแสได้ในทิศทางเดียว นักประดิษฐ์ ก็เลยลองโดปสารวัสดุอื่นๆ อย่างที่ผมบอกไปเมื่อข้างต้น ฉีดเข้าไป
ด้านหนึ่งก็เลยมีอิเล็กตรอนที่มีจำนวนมากเกินไป และ อีก ฝั่งก็มีอิเล็กตรอนที่ไม่เพียงพอ อิเล็กตรอนที่มีไม่พอ จะเกิดหลุมโฮล เป็นจุด รอคอยอิเล็กตรอน จากที่อื่นเข้ามาเติมเต็ม (นั่งรอเธอที่สมิหลา)
ทีนี้เราก็เอาสารที่เราโดปเมื่อสักคู่มาประกบติดกัน เพื่อจะทำเป็นไดโอด
แต่ ด้วยเวรกรรม
ธรรมชาติของโลกใบนี้ต้องการความสมดุลกันทั้งสองฝั่ง อิเล็กตรอนฝั่งที่มีมากกว่าเราเรียกว่าฝั่ง N มันมีแนวโน้มที่จะอพยบ ไปอาศัย หาที่อยู่ใหม่ ทางฝั่งอิเล็กตรอนที่มีน้อยกว่า หรือว่าทาง ฝั่ง P
เขาก็เลย สร้างเป็นคล้ายๆช่องว่าง รอยต่อระหว่างสารกึ่งตัวนำทั้ง2 หรือเรียกว่า pn junction ไว้เป็นชายแดนกั้นไว้ ถ้าหากอิเล็กตรอนมีความพยายาม ที่จะกระโดดข้าม หรือ ต้องการที่จะย้ายฝั่งก็ต้องมีแรงดันสักประมาณ 0.7V ถึงจะข้ามมาฝั่งนี้ได้
แล้วจะทำยังไงให้มีแรงดันถึง 0.7v ก็ถูกต้องแล้วคับ ก็ต้องต่อเข้ากับ แหล่งจ่ายไฟ อาจจะเป็นแบตเตอร์รี่ หม้อ แปลง อแดปเตอร์ หรืออะไร ก็แล้วแต่
ตอนนี้ ฝั่งสาร P type ของเราได้ สถาปนา ตั้งชื่อเล่นให้ตัวเองว่า Anode เป็น ขั้วบวก
ฝั่ง N type ก็ตั้งชื่อเล่นให้ตัวเองว่า Cathode เป็นขั้วลบ
ทีนี้ถ้าผมเชื่อมต่อ แรงดันไฟฟ้าที่ถูกขั้วให้กับมัน ในลักษณะนี้
มันจะพาพักพวก อิเล็กตรอนที่ออกมาจาก ตูดขั้วลบ ของถ่าน เข้ามาเสริมทัพ ทีนี้มันมาทั้งแรงดัน แล้วก็อิเล็กตรอนแล้วละครับถ้ามันมีแรงดันที่มากกว่า 0.7 v
อิเล็กตรอนมันก็มีแรงผลักเพียงพอที่จะข้ามผ่านไปยังอีกฝั่งหรือ อีกขั้วหนึ่งได้อย่างง่ายดาย
ขอย้ำอีกครั้งนะครับ แรงดันประมาณ 0.7 v ก็ทำให้มันนำกระแสได้
วิธีการนี้ภาษาไทยเขาจะเรียกว่า การไบอัสตรง หรือ การ Forward Bias
ทีนี้ลองกลับกันนะครับ ผมจะกลับขั้วถ่าน ลองไปดูกันว่าผลจะเป็นยังไง อิเล็กตรอนถูกตรึงและดึงเข้าหาขั้วบวก
สังเกตุว่าช่องว่างของขั้วทั้งสอง จะยิ่งกว้างขึ้นไปกว่าเดิมอีก
วิธีการต่อแบบนี้เรา จะเรียกมันว่าการไบอัสกลับ หรือว่า Reverse Bias วิธีการนี้นอกจากกระแสจะไม่ไหลผ่าน
ไดโอดยังทำหน้าที่เป็นเหมือน ฉนวนชั้นดีเลยครับ
สำหรับ EP นี้ จะเป็นการ อธิบายว่าไดโอด คืออะไร และทำมาจากอะไร
สำหรับ EP ถัดไป จะเป็นหลัการทำงานของไดโอด ว่ามัน ทําหน้าที่อะไร โปรดติดตาม และ Subsicribe ให้ด้วยนะครับ
ขอบคุณทุกท่านที่ติดตามรับชมครับ
ขอบคุณข้อมูล จากอินเทอร์เน็ต:
The Engineering Mindset
ไดโอดเบื้องต้น EP2/3(ไดโอดทําหน้าที่อะไร? หลักการทํางานของไดโอด?)
สามารถสนับสนุนช่อง ZimZim ง่ายๆ
ซื้อสินค้าอะไรก็ได้ผ่าน Shopee 👉 https://shp.ee/2isipgp
ซื้อสินค้าอะไรก็ได้ผ่าน Lazada 👉 https://bit.ly/3purC3J
เป็นสมาชิกของช่อง https://bit.ly/3b39LIL
สวัสดีครับ ยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง ZimZimDIY
วันนี้ผมจะอธิบาย เรื่องไดโอดกันต่อเลยนะครับว่า มันทำหน้าที่อะไร และ หลักการทำงานของมันเป็นอย่างไร
มาดูไดโอด ส่วนใหญ่ที่เรามักจะเห็นในแผงวงจร อิเล็กทรอนิกส์กันก่อนครับ มันจะ มีลักษณะหน้าตาเป็นแบบนี้ มีลำตัวสีดำทรงกระบอก เป็นแพทเทิล หลักแบบนี้
และมันก็จะมีขนาดและรูปทรง ที่แตกต่างกันออกไป ตามแรงดันที่และ กระแส ที่มันทนได้
แต่ที่มันมีเหมือนๆกันนั้นก็คือ ตรงแถบปลายด้านหนึ่งจะเป็นสีขาว
ซึ่งให้เพื่อนๆ จำไว้เลยครับว่ามันคือขั้วลบ หรือ K เพราะฉะนั้นแน่นอนครับ อีกฝั่ง จะเป็น ขั้วบวก หรือ A นั้นเอง
สัญลักษณ์ในวงจรของมันจะหน้าตาเป็นแบบนี้ครับ ลักษณะจะเป็นหัวลูกศรสามเหลี่ยม แล้วก็มีเส้นขีดกั้น ถ้ามันชี้ไปทางไหน กระแส มันก็จะวิ่งไปทิศทางนั้นครับ
ถ้านำมาเทียบกับ รูปโครงสร้างก็จะเป็นแบบนี้ครับ
ทีนี้ ถ้าเราไบอัส ตรง ให้กับ ไดโอด หรือ Foward ไบอัส ก็คือการป้อน ขั้วบวกของแหล่งจ่าย เข้าขั้วบวกของไดโอด ด้วยแรงดันที่สูงกว่า 0.7V กระแสก็เริ่มไหล จากขั้วบวกของแหล่งจ่าย เข้าขั้ว A ของไดโอด ออกขั้ว K
ไปยังอุปกรณ์โหลด แล้วก็ไหลเข้าขั้วลบ
และนี้แหละครับก็คือ 1.ใน หน้าที่ของมัน มันจะบังคับให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียว
และ เมื่อกระแสไฟฟ้า ผ่านไอโอด ออกไปแล้ว มันจะไม่สามารถที่จะไหลย้อนกลับไปได้
คุณสมบัติ นี้ มัน คล้ายๆ กับวาล์วน้ำทางเดียว ที่ใช้ในระบบ ประปา
เมื่อน้ำไหลผ่าน ท่อ มันจะดัน วาวไปด้านบน แต่เมื่อ น้ำเปลี่ยนทิศทาง มันจะกักไว้ ป้องกันไม่ให้ น้ำไหลย้อนกลับ
ไดโอดก็ทำแบบนี้เช่นกัน ในกระแสไฟฟ้า
เพื่อให้เพื่อนๆเห็นข้อดีของไดโอด อย่างชัดเจน
ผมจะยกตัวอย่าง ไดโอดที่ใช้งานจริง ในวงจร ชุดโซล่าเซล์ แบบ นอนนา ละกันนะครับ
หลัการทำงานของมันก็คือ
เมื่อแดดจัด แผงโซล่าเซลล์ก็จะสร้างแรงดันและกระแสไฟฟ้า จำนวนหนึ่ง ออกมาชาร์จ แบตเตอร์รี่์ ในตอนกลางวันใช่ไหมครับ
แต่พอ แดด อ่อน หรือว่า ตอนค่ำ แรงดันไฟฟ้าทางฝั่ง แผงโซล่าเซลล์จะเริ่มตกไป
ถ้าหากชุดชาร์ทไม่มี ไดโอด มาบล๊อกไฟจากแบต
แบตเตอร์ รี่ที่เก็บสะสมกระแสมาทั้งวัน จะไหลย้อนกลับไปที่แผงโซล่าเซลล์ มันอาจจะทำให้ แผงวงจรโซล่าเซลล์
เกิดความเสียหายหซอต รือไหม้ได้เลยทีเดียว
เราสามารถป้องกัน ไม่ให้กระแสไหลย้อนกลับไป โดยใช้โดยเพียงแค่ไดโอดตัวเดียว ต่อในลักษณะนี้ ทีนี้เราก็จะแก้ไขปัญหานี้ได้แล้วละครับ
พอแดดจัดมันก็ทำงานปกติ พอ พลบ ค่ำ กระแส ก็ไม่ไหลย้อนกลับไปที่แผงโซล่าเซลล์ inverter ก็สามารถดึงไฟไปใช้งานได้อย่างเต็มที่ ทั้งคืน
ไดโอดทั่วไปที่เราเห็นส่วนมากหลักๆ จะนำมาเรกดิฟาย สัญญาณ Ac นั้นแหละครับ
ก็คือถ้าเรามีรูปคลื่นแบบ Sine wave แบบนี้ หรือเรียกว่าคลื่นเต็ม คลี่นแบบ Pure sine wave เลย
จับมาต่อกับไดโอด 1 ตัว ก็จะได้ รูปคลื่นที่เป็น Half wave แบบนี้ออกมาใช้ หรือ ที่ดขาเรียกว่าเป็นแบบครึ่งคลื่น
เพราะว่าแรงดันไฟ จะถูกตัดทิ้งออกไป เหลือเพียงแรงดันไฟ + เพียงเท่านั้น
และไม่จำเป็นที่ต้องเป็น รูปคลื้่น sine wave เพียงเท่านั้น
คลื่น 4 เหลี่ยม ก็เรกดิฟายได้
คลื่น 3 เหลืยม ก็สามารถเรกดิฟายได้เช่นกัน
เมื่อเอารูปคลื่นมาทับกัน แรงดันส่วนยอด ที่ผ่านจากไดโอดจะหายไป เมื่อเทียบกับ คลื่น ต้นฉบับ ที่เป็นอย่างงี้ก็เพราะว่า ไดโอดมีแรงดันตกคร่อม ประมาณ 0.7 V นั้นเอง
แต่มันก็ไม่ได้ 0.7 v เป๊ะๆนะครับ ขึ้นอยู่กับ อุหภูมิ กระแสไฟ และก็ชนิดของ ไดโอด อีกที
มาดูที่รูปนี้กันครับ จะเป็นการจำลองการทำงาน ของไอด ถ้าผมมีไฟ 0.2 V ผลลัพท์ที่เกิดขึ้นก็ไม่มีอะไร เพราะว่าแรงดันไม่เพียงพอ ที่จะไบอัส 0.7V
ทีนี้เอาใหม่ครับ ผม จะเปลี่ยน แหล่งจ่าย เป็นไฟ 5V เข้าไป เพื่อนๆคิดว่าเป็นยังไงครับ แน่นอนครับว่าไดโอดจะไม่นำกระแส และมันยิ่ง หนักไปว่าเดิมอีก เพราะว่าแรงดันมันติดลบ
และตัวอย่างสุดท้าย ผมจะให้แหล่งจ่ายเป็นไฟ 3v ปรากฎว่ากระแสไหล เนื่องจากไบอัส ถูกขั้ว และมีแรงดันขั้นต่ำเพียงพอ
ก็เลยทำให้กระแสไหล ถ้าเพื่อนๆลองมาวัดแรงดัน ตกคร่่อม ก็จะวัดไฟได้ 0.7v
เมื่อเอาแหล่งจ่ายมาลบแรงดันตกคร่อม จะเหลือไฟ 2.5V เพราะฉะนั้นถ้าเราใช้มัลติมิเตอร์ วัดแรงดันจากตรงนี้มันก็ต้องได้ไฟ 2.5V เช่นกันครับ
ถ้าไฟ 10v ลบแรงดันตกคร้อม 0.7 V ไฟตรงนี้ก็จะเหลือ 9.3v
ถ้าไฟ 20v ไฟตรงนี้ก็จะเหลือ 19.3 V แน่นอนครับว่าไดโอดก็มี สเป๊ก การทนแรงดันของมันอยู่ และ ไดโอดก็ยังมีข้อจำกัดของ การทนกระแสเช่นเดียวกัน
ไดโอดที่เรานิยมใช้ แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ ส่วนใหญ่ จะเป็นไดโอดประมาณ 1A
พลังงานที่ไดโอดสูญเสียไป จะถูกกำหนดจาก สูตร Vf x กระแสที่ไหลผ่านไดโอด
ดังนั้นไดโอดทั่วไป มีแรงดันตกคร่อมที่ 0.7 เราก็คูณด้วย กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน สมมติหลอด LED กินกระแสที่ 30mA
= 0.730mA จะได้ 21mW
ซึ่งพลังาน 21mw จะหายไปกลายเป็นความร้อน ที่ไดโอด ซึ่งไม่ใช่ปัญหา เลย
แต่ถ้าโหลดต้องการ หระแสอยู่ที่ 3A ความร้อนที่เกิดขึ้นจะมากขึ้น 2.1 วัตต์
ฉะนั้น เราต้องใช้ไดโอดที่ตัวใหญ่กว่านี้ ทนกระแสได้สูงกว่านี้ครับ
สำหรับ บางคนอาจจะคิดว่า การขนานไดโอด 1A 5ตัว สามารถทนกระแสได้สูงขึ้น คล้ายๆอย่างตัวต้านทาน มันก้อาจจะไม่ใช่ความคิดที่ดีนักนะครับ
เพราะมันจะมีไดโอดบางตัว ขี้เกียจกินแรงเพื่อน และ ไดโอดบางตัว ก็แบกรับภาระทั้งหมดไว้ที่ตัวมัน เพราะฉะนั้นเราก็ไม่แยากให้ปัญหา นี้เกิดขึ้น
เราก็เลยเลือกสเป๊กที่สูงกว่า ใช้งานเพียงแค่ตัวเดียว ก็จะดีกว่าครับ
ขอบคุณเพื่อนๆทุกท่านทีติดตามรับชมครับ
ขอบคุณข้อมูล จากอินเทอร์เน็ต:
The Engineering Mindset
นอกจากการดูหัวข้อนี้แล้ว คุณยังสามารถเข้าถึงบทวิจารณ์ดีๆ อื่นๆ อีกมากมายได้ที่นี่: ดูวิธีอื่นๆWiki