มัลติมิเตอร์แบบตัวเลข (Digital Multimeter, DMM)

ทรานซิสเตอร์ (TRANSISTORS)

                        ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์อิเลคตรอนิกส์ซึ่งมีรอยต่อของสารกึ่งตัวนำ pn จำนวน 2 ตำแหน่ง จึงมีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า 
ทรานซิสเตอร์รอยต่อไบโพลาร์ (Bipolar Juntion Transistor(BJT))
                        ประเภทของทรานซิสเตอร์ (Type of Transistors) 
                        ทรานซิสเตอร์แบ่งตามโครงสร้างได้ 2 ประเภท คือ ทรานซิสเตอร์แบบ npn (npn Transistor) และทรานซิสเตอร์แบบ pnp 
(pnp Transistor)
                        ทรานซิสเตอร์แบบ npn ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิด n  จำนวน 2 ชิ้นต่อเชื่อมกับสารกึ่งตัวนำชนิด p จำนวน 1 ชิ้น 
แสดงสัญลักษณ์เป็นดังรูป 
                        ทรานซิสเตอร์แบบ pnp ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิด p  จำนวน 2 ชิ้นต่อเชื่อมกับสารกึ่งตัวนำชนิด n  จำนวน 1 ชิ้น 
แสดงสัญลักษณ์เป็นดังรูป
                        กระแสและแรงดันของทรานซิลเตอร์ (Transistor Current and Voltage) 
                        เนื่องจากทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ที่มีขั้ว 3 ขั้ว คือ ขั้วคอลเลคเตอร์ (Collector;C), ขั้วเบส (ÚBase;B) และขั้วอิมิเตอร์ 
(Emitter;E) จึงมีกระแสและแรงดันทรานซิสเตอร์หลายค่า ดังนี้
                        กระแสของทรานซิสเตอร์ 
                        ทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์ซึ่งถูกควบคุมด้วยกระแสเบส [Base Current; I_B]  กล่าวคือ เมื่อ I_B มีการเปลี่ยนแปลงแม้เพียง เล็กน้อยก็จะทำให้กระแสอิมิเตอร์ [Emitter Current; I_E]  และกระแสคอลเลคเตอร์ [Collector Current; I_C] เปลี่ยนแปลงไปด้วย 
                        นอกจากนี้ถ้าเราเลือกบริเวณการทำงาน (Operating Region) หรือทำการไบอัสที่รอยต่อของทรานซิสเตอร์ทั้ง 2 ตำแหน่ง ให้เหมาะสม ก็จะได้ I_E และ I_C ซึ่งมีขนาดมากขึ้นเมื่อเทียบกับ I_B
          จากรูป เมื่อจ่ายสัญญาณกระแส ac ที่ขั้วเบส (i_b) หรือที่ด้านอินพุตของทรานซิสเตอร์ก็จะได้รับสัญญาณเอาต์พุตที่ขั้ว E (i_e) และที่ขั้ว C (i_c) มีขนาดเพิ่มขึ้น 
           ตัวประกอบหรือแฟกเตอร์ทีทำให้กระแสไฟฟ้า  จากขั้วเบสไปยังขั้วคอลเลคเตอร์ของทรานซิสเตอร์มีค่าเพิ่มขึ้นเรียกว่า อัตราขยายกระแสไฟฟ้า (Current Gain) ซึ่งแทนด้วยอักษรกรีก คือ เบตา (Beta )       ถ้าต้องการหาปริมาณ I_C ของทรานซิสเตอร์ ก็เพียงแต่คูณ I_B ด้วยพิกัด Beta เขียนเป็นสมการได้คือ 
                                  & nbsp;                                         &nbs p;                           I_C = Beta* I_B                             &nbs p;         สมการที่ 1
                                  &n bsp;                                           ;                              I_E = I_B + I_{C                                         สมการที่ 2-a} 
                                      ;                                          &n bsp;                                I_C  ~ I_E                                               สมการที่ 2-b
                                แรงดันของทรานซิสเตอร์ 
          ขณะต่อทรานซิสเตอร์เพื่อใช้กับงานจริง มีแรงดันไฟฟ้าหลายประการเกิดขึ้น ดังนี้
                                V_CC , V_EE, และV_BB    เป็นแรงดันไฟฟ้าจากแหล่งจ่ายไฟฟ้ากระแสตรง 
                                V_C ,  V_B  และ  V_E        เป็นแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้จากขั้ว C, B  และ E 
                                 V_CE , V_BE และV_CB     เป็นแรงดันไฟฟ้าที่วัดได้ระหว่างขั้วที่ระบุตามตัวห้อย

---

                                โครงสร้างและการทำงานของทรานซิสเตอร์ 
                    (Transistor Construction and Operation) 
  
         ได้กล่าวมาแล้วว่าทรานซิสเตอร์ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำ 3 ชิ้นต่อเชื่อมกัน ดังนั้นจึงมีรอยต่อ pn จำนวน 2 ตำแหน่งดังรูป
            ตำแหน่งที่อิมิตเตอร์กับเบสเชื่อมกันเป็นรอยต่อ pn เรียกว่า รอยต่ออิมิเตอร์-เบส (Emitter Base Juntion) ส่วนตำแหน่งที่ คอลเลคเตอร์กับเบสต่อเชื่อมกันเรียกว่า รอยต่อคอลเลคเตอร์-เบส (Collector Base Juntion) เขียนแทนได้ด้วย ค่าเทียบเคียงของไดโอด 
             เมื่อนำหลักการ มาร่วมพิจารณา ทำให้ทราบว่าการที่จะนำทรานซิลเตอร์ไปใช้งานได้นั้นต้องต่อแรงดัน ไฟฟ้าเพื่อทำการไบอัสที่รอยต่อหรือไดโอดเทียบเคียงทั้งสอง เนื่องจากทรานซิลเตอร์ มี 3 ขั้ว การต่อแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วเพื่อให้ทราน ซิสเตอร์ทำงานจึงเป็นไปได้ 3 แบบคือ

• การให้ทรานซิสเตอร์ทำงานที่บริเวณคัตออฟ (Cut-off   Region)
• การให้ทรานซิสเตอร์ทำงานที่บริเวณอิ่มตัว (Saturation  Region)
• การให้ทรานซิสเตอร์ทำงานที่บริเวณแอกตีฟ (Active   Region)

          ในการอธิบายถึงการทำงานที่บริเวณต่าง ๆ ของทรานซิสเตอร์นั้น จะเริ่มต้นจากกรณีไม่มีการต่อแรงดันที่ขั้ว 
ของทรานซิสเตอร์ หรือกรณีไม่ได้รับการไบอัส
                                กรณีไม่ได้รับการไบอัส  
          ขณะทรานซิสเตอร์ไม่ได้รับการไบอัส จะเกิดบริเวณปลอดพาหะ (Depletion  Region) ที่รอยต่อทั้งสอง
                                   การทำงานที่บริเวณคัตออฟ  
            การต่อแหล่งจ่ายไฟฟ้าให้ทรานซิสเตอร์ทำงานในบริเวณคัตออฟเป็นการไบอัสกลับที่รอยต่อทั้ง 2 ตำแหน่ง ซึ่งจะทำให้กระแสที่ไหลผ่านขั้วทั้งสามมีค่าใกล้ศูนย์ 
            จากการต่อวงจรในลักษณะดังกล่าวบริเวณปลอดพาหะทั้งสองบริเวณจะขยายกว้างขึ้น จึงมีเพียงกระแสย้อน กลับ (Reverse  Current)  กระแสรั่วไหลปริมาณต่ำมากเท่านั้นที่ไหลจากคอลเลคเตอร์ไปยังอิมิตเตอร์ได้
                     การทำงานที่บริเวณอิ่มตัว  
                     จากสมการที่1 ทำให้ทราบว่าถ้าค่า I_B เพิ่มขึ้น I_C ก็จะเพิ่มขึ้นด้วย เมื่อ I_C เพิ่มขึ้นจนถึงค่าสูงสุด หรือ 
เรียกว่า ทรานซิสเตอร์เกิดการอิ่มตัว ณ ตำแหน่งนี้ค่า I_C จะเพิ่มตามค่า I_B ไม่ได้อีกแล้ว 
                     การหาค่า I_C ทำได้โดยใช้ V_CC หารด้วยผลรวมของความต้านทานที่ขั้วคอลเลคเตอร์ (R_C) กับความต้านทาน ที่ขั้วอิมิตเตอร์(R_E) ดังรูป
        สมมติขณะที่ V_CE ของทรานซิสเตอร์มีค่า 0 V (สภาพในอุดมคติ) I_C จะขึ้นอยู่กับค่า V_CC, R_C และ R_E ดังนี้ 
                                      ;                                          &n bsp;                    I_C = V_CC / ( R_C+R_E ) 
         การต่อแหล่งจ่ายไฟฟ้าให้ทรานซิสเตอร์ทำงานในบริเวณอื่มตัว เป็นการไบอัสตรงที่รอยต่อทั้ง 2 ตำแหน่ง 
ของทรานซิสเตอร์ ดังรูป
           สมมติค่า V_CE  ของทรานซิสเตอร์ขณะอิ่มตัว มีค่า 0.3 V (ซึ่งต่ำกว่า V_BE ที่มีค่า0.7 V) บริเวณรอยต่อคอลเลคเตอร์-เบส จะได้รับการไบอัสตรงด้วยผลต่างระหว่างแรงดัน V_BE กับ V_CE (เท่ากับ 0.4 V) กระแสไฟฟ้า I_E, I_C และ I_B จะมีทิศทาง 
ดังรูป

                                           การทำงานที่บริเวณแอกตีฟ 
           การต่อแหล่งจ่ายไฟฟ้าให้ทรานซิสเตอร์ทำงานในบริเวณแอกตีฟเป็นการแอกตีฟเป็นการไบอัสตรงที่รอยต่อ อิมิตเตอร์-เบส และไบอัสกลับที่รอยต่อคอลเลคเตอร์-เบส ดังรูป
               การอธิบายหลักการทำงานของทรานซิสเตอร์ในบริเวณนี้จะง่ายขึ้น  ถ้าพิจารณาเฉพาะรอยต่ออิมิตเตอร์-เบส โดยแทนด้วยสัญลักษณ์ของไดโอด ดังรูป b [สมมติ V_BE มีค่ามากพอที่จะทำให้ไดโอดทำงาน (Si ประมาณ 0.7 V และGe ประมาณ 
0.3 V)] 
                รอยต่อคอลเลคเตอร์-เบสได้รับการไบอัสกลับ  ทำให้บริเวณปลอดพาหะกว้างกว่าที่รอยต่ออิมิตเตอร์-เบสซึ่ง ได้รับการไบอัสตรง ดังนั้น ความต้านทานที่เบส (R_B) จึงมีค่าสูง เมื่อพิจารณาในรูปของไดโอดจะเห็นว่า IB เป็นกระแสที่มีค่าต่ำมาก เมื่อเทียบกับกระแสคอลเลคเตอร์ (I_C) และเป็นส่วนหนึ่งของ I_E ดังนั้น I_E ส่วนใหญ่จึงเป็นกระแส I_C ซึ่งผ่านรอยต่อคอลเลคเตอร์- เบส ของทรานซิสเตอร์

---

                                             ค่าพิกัดของทรานซิสเตอร์ 
          ค่าพิกัดของทรานซิสเตอร์มีหลายประเภท  ในหัวข้อนี้จะกล่าวถึงค่าพิกัดเฉพาะบางประเภทอันเป็นพื้นฐาน สำคัญสำหรับการนำทรานซิสเตอร์ไปใช้วานให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุด และหลีกเลี่ยงไม่ให้เกิดความเสียหายใด ๆ ซึ่งได้แก่ พิกัดเบตา 
ไฟฟ้ากระแสตรง, พิกัดอัลฟาไฟฟ้ากระแสตรง, พิกัดกระแสไฟฟ้าสูงสุด และพิกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุด
                                             เบตาไฟฟ้ากระแสตรง (DC  BETA) 
          พิกัดเบตาไฟฟ้ากระแสตรงของทรานซิสเตอร์ซึ่งมักเรียกสั้น ๆ ว่าเบตา เป็นอัตราส่วนของ I_C ต่อ I_B เขียน เป็นสมการได้ดังนี้ คือ      
                                      ;                                Beta = I_C / I_B                          &n bsp;                                           ;     สมการที่ 3
          วงจรทรานซิสเตอร์ส่วนมากมีสัญญาณอินพุตจ่ายให้ขั้วเบส และสัญญาณเอาต์พุตออกจากขั้วคอลเลคเตอร์ เบตาของทรานซิสเตอร์จึงเป็นสัญลักษณ์แทนอัตราขยายกระแส dc (dc Current Gain) ของทรานซิลเตอร์
                                             จากสมการ 1 และ 3 หาค่ากระแสอิมิตเตอร์ได้  ดังนี้
                                  &n bsp;                                           ;       I_C  =  Beta * I_B                           &nb sp;                     สมการที่ 4  
                                      ;                                          &n bsp;    I_E  =  I_B + I_C 
                                      ;                                          &n bsp;          =  I_B+ Beta*I_B                                   &nbs p;                                  
                                  & nbsp;                                         &nbs p;       I_E  =  I_B (1+Beta)                           & nbsp;                  สมการที่ 5 
                                             เราใช้เบตาและกระแสไฟฟ้าที่ขั้วใดขั้วหนึ่งหาค่ากระแสไฟฟ้าที่ขั้วอื่น ๆ ได้ 

                                                 อัลฟาไฟฟ้ากระแสตรง (DC Alpha) 
          พิกัดอัลฟาของทรานซิสเตอร์ ซึ่งมักเรียกสั้น ๆ ว่า อัลฟา คือ อัตราส่วน I_C ต่อ I_E เขียนเป็น สมการได้ ดังนี้ 
                                   &nbs p;                          Alpha = IC / IE                                                        สมการที่ 6
            เมื่อนำกฎกระแสไฟฟ้าของเคอร์ชอฟฟ์มาร่วมพิจารณา จะเห็นได้ว่าความสัมพันธ์ระหว่างกระแสไฟฟ้าที่ ขั้วทั้งสามของทรานซิสเตอร์เป็นดังสมการ 1 คือ 
                                      ;           I_E = I_B+I_C 
                                      ;           I_C = I_E-I_B 
           เนื่องจาก I_C มีค่าต่ำกว่า I_E (เป็นปริมาณเท่ากับ I_B) ดังนั้น   Alpha  หรือ   I_C/I_E  จึงมีค่าต่ำกว่า I จากสมการที่ 6 ทำให้ได้ 
                                      ;                          I_C  = Alpha *  I_E                                  &n bsp;                 สมการที่ 7
                                                 จากความสัมพันธ์ดังกล่าว  หาค่า IB  ได้ดังนี้

                                      ;           I_B  =  I_E- I_C                                        ;                 =  I_E-  (Alpha* I_E)                         I_B  =  I_E(1-Alpha)                                ;                          สมการที่ 8

                                     &nb sp;             ความสัมพันธ์คระหว่างอัลฟาและเบตา 
                                    &n bsp;               (The Relationship Between Alpha and Beta)  
         โดยทั่วไปสเปคของทรานซิสเตอร์จะระบุค่าเบตา แต่จะไม่มีค่าอัลฟาเนื่องจากมักใช้ค่าเบตาสำหรับ การคำนวณในวงจรทรานซิสเตอร์มากกว่าอัลฟา 
           แต่ในบางครั้งจำเป็นต้องหาค่าอัลฟาเพื่อคำนวณค่าอื่นต่อไป จึงมีวิธีการหาค่าอัลฟาในเทอมของเบตา โดยเริ่มต้นจาก
                                                             Alpha = I_C / I_E
                                                     เขียนสมการใหม่โดยใช้สมการที่4 แทนค่า IC และสมการที่5 แทนค่า I_E
                                       & nbsp;          Alpha = Beta / ( 1+ Beta )                                 & nbsp;         สมการที่ 9
                                ;             I_E = ( Beta + 1)*I_{B                                    &nbs p;             สมการที่ 10}
                                                        พิกัดกระแสไฟฟ้าสูงสุด  
                                      ;                  สเปคของทรานซิสเตอร์ระบุค่าพิกัดสูงสุดของกระแสคอลเลคเตอร์ [I_C(max)] ไว้เสมอ 
                                      ;                   I_{C (max)} หมายถึง  กระแสคอลเลคเตอร์สูงสุดที่ทรานซิสเตอร์ทนได้โดยไม่ทำให้เกิดความร้อนจน 
ทรานซิสเตอร์ เสียหาย  ดังนั้นการนำทรานซิสเตอร์ไปใช้งานต้องระวังไม่ให้ค่า I_C สูงกว่า I_C(max)  
                                      ;                   ค่า I_C(max) จะขึ้นอยู่กับค่ากระแสเบสสูงสุด [I_B(max)]  ดังนี้
                                                                         I_B(max)  =  I_C(max)  / Beta _{(max)                                       &nbs p; สมการที่ 11}
                                                            พิกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุด  
                                      ;                      สเปคของทรานซิสเตอร์ส่วนมากจะระบุค่าพิกัดสูงสุดของแรงดันที่ขั้วคอลเลคเตอร์-เบส [V_{CB (max)} ] 
                                      ;                       V_CB(max)  หมายถึง แรงดันไบอัสกลับที่ใช้กลับที่ใช้กับรอยต่อคอลเลคเตอร์-เบสได้โดยไม่ทำให้ 
ทรานซิสเตอร์เสียหาย ดังนั้นการนำทรานซิลเตอร์ไปใช้งานจึงต้องระวังไม่ให้ V_CB สูงกว่า V_CB(max) 

---

                                                              การจัดโครงสร้างของทรานซิสเตอร์พื้นฐาน 
                                      ;                       (Basic Transistor Configuration)  
            เราทราบว่าโครงสร้างของทรานซิสเตอร์มีจำนวนทั้งหมด 3 ขั้ว จึงจัดโครงสร้างให้อยู่ในรูปวงจรได้ 3 แบบ คือ

• วงจรอิมิตเตอร์ร่วม
• วงจรคอลเลคเตอร์ร่วม
• วงจรเบสร่วม

                                     &nb sp;                       วงจรอิมิตเตอร์ร่วม 
                                    &n bsp;                        (Common  Emitter)  
          วงจรอิมิตเตอร์ร่วม เป็นวงจรที่มีการจ่ายอินพุตให้กับขั้วเบสและมีเอาต์พุตออกมาจากขั้วคอลเลคเตอร์
                   ชื่ออิมิตเตอร์ร่วมเป็นนัยแสดงว่าแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าทั้งสองมีจุดต่อร่วมกับขั้วอิมิตเตอร์ วงจรอิมิตเตอร์ร่วมมีอัตราขยายกระแสและอัตราขยายแรงดันไฟฟ้าสูงและมีการเลื่อนเฟสแรงดัน ac 
อินพุตไปยังเอาต์พุต เป็นมุม 180 องศา
                                                                 วงจรคอลเลคเตอร์ร่วมหรือวงจรตามสัญญาณอิมิตเตอร์ 
                                      ;                            (Common Collector  or  Emitter  Follower)  
        วงจรคอลเลคเตอร์ร่วมหรือวงจรตามสัญญาณอิมิตเตอร์เป็นวงจรที่มีการจ่ายอินพุตให้ ขั้วเบสและเอาต์พุตออกจากขั้วอิมิตเตอร์               
          วงจรคอลเลคเตอร์ร่วมมีอัตราขยายกระแสไฟฟ้าสูง แต่อัตราขยายแรงดันไฟฟ้าต่ำ แรงดัน ac อินพุตกับแรงดัน ac เอาต์พุตจะ inphase กัน
                                                                วงจรเบสร่วม 
                                    &n bsp;                           (Common  Base) 
            วงจรเบสร่วม เป็นวงจรที่มีการจ่ายอินพุตให้ขั้วอิมิตเตอร์ และเอาต์พุตออกจากขั้วคอลเลคเตอร์ ชื่อเบสร่วมเป็นนัยแสดง ให้ทราบว่าขั้วเบสเป็นจุดต่อร่วมกับแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าทั้งสองวงจรเบสร่วมใช้มากในงานที่ต้องการความถี่สูง มีอัตราขยายกระแสไฟฟ้าต่ำ อัตราขยายแรงดันไฟฟ้า สูง และแรงดัน ac อินพุตกับแรงดัน ac เอาต์พุต Inphase กัน

---

                                                                 เคอร์ฟคุณลักษณะของทรานซิสเตอร์ 
                                        (Transistor  Characteristic  Curves)  
        ในหัวข้อนี้จะพิจารณาเคอร์ฟคุณลักษณะที่ใช้อธิบายการทำงานของทรานซิลเตอร์ ซึ่งประกอบ ด้วย เคอร์ฟคอลเลคเตอร์ เคอร์ฟเบส (ไม่พิจารณาเคอร์ฟของอิมิตเตอร์  เนื่องจากมีคุณลักษณะเหมือนกัลคอลเลคเตอร์) และเคอร์ฟาเบตา 

  เคอร์ฟคอลเลคเตอร์  (Collector  Curves)  
        เคอร์ฟคอลเลคเตอร์แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง I_C  I_B และ V_CE  ดังรูป  สังเกตได้ว่าเคอร์ฟแบ่ง ออกเป็น 3 ส่วน คือ

1.         -  บริเวณอิ่มตัว (Saturation  Region) คือบริเวณที่มีค่า V_CE ต่ำกว่าแรงดันที่ส่วนโค้งของเคอร์ฟ (Knee Voltage; V_K) ซึ่งเป็นระดับแรงดันไฟฟ้าที่ทำให้ทรานซิสเตอร์เริ่มทำงาน
2. บริเวณแอกตีฟ (Active  Region) คือบริเวณที่มีค่า V_CE อยู่ระหว่าง V_K ถึงแรงดันพังทลายหรือ แรงดันเบรกดาวน์ (Breakdown  Voltage; V_BR)
3. บริเวณเบรกดาวน์ (Breakdown  Region) คือบริเวณที่มีค่า V_CE มากกว่า V_BR ขึ้นไป

        ถ้าเราเพิ่มค่า I_B จาก 100 uA เป็น 150 uA ก็จะได้เคอร์ฟเป็นดังรูป และหากเปลี่ยแปลง I_B หลาย ๆ ค่าก็จะได้เคอร์ฟคอลเลคเตอร์   ดังรูป 

                                                                         เคอร์ฟเบส (Base  Curves)  
             เคอร์ฟเบสของทรานซิสเตอร์แสดงความสัมพันธ์ระหว่าง I_B กับ V_BE ดังรูป จะเห็นได้ว่าเคอร์ฟนี้ 
มีลักษณะคล้ายกัลเคอร์ฟของไดโอดขณะได้รับไบอัสตรง
                                                                         เคอร์ฟเบตา  (Beta  Curves)  
            เคอร์ฟเบตาแสดงลักษณะที่เบตาไฟฟ้ากระแสตรงเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิและIC ดังรูป
          จะเห็นได้ว่าขณะอุณหภูมิ(T) =  100 C ํ  เบตาจะมีค่ามากกว่าขณะอุณหภูมิ(T)= 25 C ํ นอกจากนี้แบตายังลดลงเมื่อ IC เปลี่ยนแปลงต่ำกว่าและสูงกว่าค่าที่กำหนดไว้อีกด้วย
                                                                             ข้อจำกัดในการทำงาน (Limits  of  Operation)  
          เราทราบว่าเคอร์ฟคุณลักษณะของทรานซิสเตอร์ประกอบด้ย 3 บริเวณ(ไม่รวมบริเวณเบรกดาวน์) คือบริเวณแอกตีฟ, คัตออฟ   และอิ่มตัว ถ้าต้องการได้สัญญาณเอาต์พุตที่ดีที่สุด ไม่เพี้ยนหรือบิดเบี้ยว ต้องกำหนดบริเวณการทำงาน ให้อยู่ในย่านแอกตีฟเท่านั้น 
         จากหัวข้อที่ผ่านมา ทำให้ทราบว่าการนำทรานซิสเตอร์ไปใช้งานโดยไม่เกิดความเสียหายนั้น จะต้องมีค่า I_C ต่ำกว่า I_C(max) และค่า V_CB ต่ำกว่าV_CB(max)นอกจากนั้นค่า  V_CE ที่ใช้งานต้องต่ำกว่า  V_CE(max) ด้วย
         เคอร์ฟคอลเลคเตอร์  เกิดจากความสัมพันธ์ระหว่าง I_C กับ V_CE เส้นแนว ตั้งของเคอร์ฟที่ตำแหน่ง V_CE(sat) และ V_CE(max) เป็นส่วนหนึ่งที่กำหนดขอบเขตการทำงานของทรานซิสเตอร์ในบริเวณแอกตีฟ  ตำแหน่ง V_CE(sat) เป็นตัวกำหนดค่า V_CE ต่ำสุดที่ใช้งานได้ คือบอกให้ทราบว่าการทำงาน ของทรานซิสเตอร์ตั้งแต่ค่านี้เป็นต้นไปไม่อยู่ในบริเวณอิ่มตัว ส่วนตำแหน่ง V_CE(max) เป็นตัวกำหนดค่า V_CE สูงสุดที่ใช้งานได้ คือบอกให้ทราบว่าการ ทำงานของทรานซิสเตอร์ไม่อยู่ในบริเวณเบรกดาวน์
  
           ตัวบ่งบอกขอบเขตการใช้งานของทรานซิสเตอร์นอกเหนือจาก V_CE(sat) และ  V_CE(max)  คือ กำลังสูญเสียสูงสุด P_C(max) ซึ่งหาค่าได้จาก
                                                                                 P_C(max)  =  V_CE(max)* I_CE(max)  
                                      ;                                          สำหรับคุณลักษณะของทรานซิลเตอร์ในรูป 
                                      ;                                           P_C(max)  = (20V)(50mA) = 300mW
          เมื่อทราบค่า P_{C (max)} ก็จะสามารถเขียนเคอร์ฟกำลังสูญเสียสูงสุดที่มีความสัมพันธ์กับเส้น 
แนวตั้งของเคอร์ฟที่ตำแหน่ง V_CE(sat)และ V_CE(max) ได้โดยเลือกค่า V_CE และ I_C ที่เหมาะสมแล้วแทนลงในสมการ
                                                                             P_C(max) = V_CE I_{C                                                                      สมการที่ 12}
                                                                             สำหรับกรณีนี้ 
                                      ;                                       P_Cman  = V_CEI_C  =  300mW  

                                                                             เลือกค่า I_C(max)  = 50 mA และแทนค่าลงในสมการข้างต้น 
                                      ;                                          &n bsp;       V_CEI_C  = 300 mW 
                                      ;                                       V_CE(50 mA)  =  300 mW 
                                      ;                                          &n bsp;        V_CE     =    6V 
  
                                      ;                                        เลือกค่า  V_CE(max) = 20V แทนค่าลงในสมการเดิม 
                                      ;                                          &n bsp;                                  (20V)I_C  =  300mW 
                                      ;                                          &n bsp;                                           ;   IC  =   15mA 
                                      ;                                       เลือกค่า I_C = 25 mA 
                                      ;                                          &n bsp;                                    V_CE(25mA) = 300mW 
                                      ;                                          &n bsp;                                           ;         V_CE  = 12V
         จากค่าที่ได้นำมาเขียนเคอร์ฟ P_C(max)เป็นเส้นโค้งประ  สำหรับบริเวณคัตออฟคือบริเวณที่ I_C มีค่าเท่ากับกระแสรั่วไหล(I_CO) เป็นบริเวณที่ไม่เหมาะสม กับการใช้งาน เพราะจะทำให้ได้สัญญาณเอาต์พุตที่เพี้ยนหรือบิดเบี้ยว  ส่วนบริเวณที่อยู่ภายในกรอบเส้นประ เรียกว่า บริเวณแอกตีฟ ถ้าต้องการให้ทรานซิสเตอร์ ทำงานในบริเวณดังกล่าวต้องมี

                                      ;               I_CO             <=  I_C         <=  I_C(max)                                        ;               V_CE(Sat)   <=  V_CE     <=  V_CE(max)                                        ;                                          &n bsp;       V_CEI_C  <=  P_{C(max)                        สมการที่ 13}

เรื่อง มิเตอร์ไฟฟ้า

เรื่อง    เรื่อง   มิเตอร์ไฟฟ้า                                              เราสามารถตรวจสอบกระแสไฟฟ้าในเส้นลวดได้โดยแขวนแท่งแม่เหล็กใกล้ๆเส้นลวด                   แล้วสังเกตการเบนของแท่งแม่เหล็ก  แนวความคิดนี้นำไปสู่การสร้างเครื่องวัด(มิเตอร์) การเบนของเข็ม                   บนสเกลจะบอกจะบอกปริมาณของกระแสไฟฟ้า  เป็นเครื่องวัด ความต่างศักย์ไฟฟ้าได้                                               แกลแวนอมิเตอร์  (Galvanometer)   เป็นเครื่องมือที่ใช้ตรวจหากระแสตรงใช้หลัก                   การของผลทางแม่เหล็กเครื่องมือที่ง่ายที่สุดคือเข็มทิศวางไว้ใกล้เส้นลวดเพื่อตรวจดูว่ามีกระแสไฟฟ้าไหล                   ผ่านเส้นลวดหรือไม่ แกลแวนอมิเตอร์แบบขดลวดเคลื่อนที่ใช้หลักการผลทางมอเตอร์ในการแสดงการเบน                   ของเข็ม                                                                                                      แอมมิเตอร์ (Ammeter)  เป็นเครื่องมือใช้วัดกระแสไฟฟ้า  ทำด้วยแกลแวนอมิเตอร์                   ชนิดขดลวดเคลื่อนที่   ออกแบบให้กระแสขนาดหนึ่งทำให้เข็มเบนไปตามสเกล   ในการวัดกระแสไฟฟ้า                   ค่าสูงๆ  ต้องเพิ่มชันต์์เข้าไปเพื่อให้กระแสไฟฟ้าสูงทำให้เข็มเบนเต็มสเกลใหม่                                                                                                       โวลต์มิเตอร์ (Voltmeter)เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุด                    ทำจากแกลแวนอมิเตอร์ที่ต่ออนุกรมกับความต้านทานสูงความต่างศักย์ขนาดหนึ่งให้กระแสไฟฟ้าที่ทำให้                   เข็มเบนไปเต็มสเกล  ในการวัดความต่างศักย์สูงมากๆ  ต้องใช้มัลติไพลเออร์                                                                                                        มัลติมิเตอร์ (Multimeter) เป้นแกลแวนอมิเตอร์ที่ต่อกับชันต์ (ดูแอมมิเตอร์)และมัล                   ติไพลเออร์ (ดูโวลต์มิเตอร์) ใช้วัดกระแสไฟฟ้า และความต่างศักย์ไฟฟ้า                                                มิเตอร์ชนิดแท่งเหล็กเคลื่อนที่(Moving  iron  meter)เป็นมิเตอร์ที่ใช้วัดกระแสไฟฟ้า                   ซึ่งทำให้เกิดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กในแท่งเหล็ก 2 อัน ดูดหรือผลักกัน  ทำให้เกิดการเบนของแท่งเหล็กนั้น                         แหล่งข้อมูลหรือแหล่งอ้างอิง  : เว็บไซต์นี้ได้ใช้ข้อมูลจากหนังสือเรียนวิชา ฟิสิกส์   และวิชาวิทยาศาสตร์ทั่วไป                                              เราสามารถตรวจสอบกระแสไฟฟ้าในเส้นลวดได้โดยแขวนแท่งแม่เหล็กใกล้ๆเส้นลวด                   แล้วสังเกตการเบนของแท่งแม่เหล็ก  แนวความคิดนี้นำไปสู่การสร้างเครื่องวัด(มิเตอร์) การเบนของเข็ม                   บนสเกลจะบอกจะบอกปริมาณของกระแสไฟฟ้า  เป็นเครื่องวัด ความต่างศักย์ไฟฟ้าได้                                               แกลแวนอมิเตอร์  (Galvanometer)   เป็นเครื่องมือที่ใช้ตรวจหากระแสตรงใช้หลัก                   การของผลทางแม่เหล็กเครื่องมือที่ง่ายที่สุดคือเข็มทิศวางไว้ใกล้เส้นลวดเพื่อตรวจดูว่ามีกระแสไฟฟ้าไหล                   ผ่านเส้นลวดหรือไม่ แกลแวนอมิเตอร์แบบขดลวดเคลื่อนที่ใช้หลักการผลทางมอเตอร์ในการแสดงการเบน                   ของเข็ม                                                                                                      แอมมิเตอร์ (Ammeter)  เป็นเครื่องมือใช้วัดกระแสไฟฟ้า  ทำด้วยแกลแวนอมิเตอร์                   ชนิดขดลวดเคลื่อนที่   ออกแบบให้กระแสขนาดหนึ่งทำให้เข็มเบนไปตามสเกล   ในการวัดกระแสไฟฟ้า                   ค่าสูงๆ  ต้องเพิ่มชันต์์เข้าไปเพื่อให้กระแสไฟฟ้าสูงทำให้เข็มเบนเต็มสเกลใหม่                                                                                                       โวลต์มิเตอร์ (Voltmeter)เป็นเครื่องมือที่ใช้วัดความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างจุด 2 จุด                    ทำจากแกลแวนอมิเตอร์ที่ต่ออนุกรมกับความต้านทานสูงความต่างศักย์ขนาดหนึ่งให้กระแสไฟฟ้าที่ทำให้                   เข็มเบนไปเต็มสเกล  ในการวัดความต่างศักย์สูงมากๆ  ต้องใช้มัลติไพลเออร์                                                                                                        มัลติมิเตอร์ (Multimeter) เป้นแกลแวนอมิเตอร์ที่ต่อกับชันต์ (ดูแอมมิเตอร์)และมัล                   ติไพลเออร์ (ดูโวลต์มิเตอร์) ใช้วัดกระแสไฟฟ้า และความต่างศักย์ไฟฟ้า                                                มิเตอร์ชนิดแท่งเหล็กเคลื่อนที่(Moving  iron  meter)เป็นมิเตอร์ที่ใช้วัดกระแสไฟฟ้า                   ซึ่งทำให้เกิดการเหนี่ยวนำแม่เหล็กในแท่งเหล็ก 2 อัน ดูดหรือผลักกัน  ทำให้เกิดการเบนของแท่งเหล็กนั้น

แหล่งข้อมูลหรือแหล่งอ้างอิง  : เว็บไซต์นี้ได้ใช้ข้อมูลจากหนังสือเรียนวิชา ฟิสิกส์   และวิชาวิทยาศาสตร์ทั่วไป

ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์

 ความรู้เบื้องต้นเกี่ยวกับคอมพิวเตอร์ 

คอมพิวเตอร์คืออะไร

คอมพิวเตอร์ คือ อุปกรณ์ทางอิเล็กทรอนิกส์ (electrinic device) ที่มนุษย์ใช้เป็นเครื่องมือช่วยในการจัดการกับข้อมูลที่อาจเป็นได้ ทั้งตัวเลข ตัวอักษร หรือสัญลักษณ์ที่ใช้แทนความหมายในสิ่งต่าง ๆ โดยคุณสมบัติที่สำคัญของคอมพิวเตอร์คือการที่สามารถกำหนดชุดคำสั่งล่วงหน้าหรือโปรแกรมได้ (programmable) นั่นคือคอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้หลากหลายรูปแบบ ขึ้นอยู่กับชุดคำสั่งที่เลือกมาใช้งาน ทำให้สามารถนำคอมพิวเตอร์ไปประยุกต์ใช้งานได้อย่างกว้างขวาง เช่น ใช้ในการตรวจคลื่นความถี่ของหัวใจ การฝาก - ถอนเงินในธนาคาร การตรวจสอบสภาพเครื่องยนต์ เป็นต้น ข้อดีของคอมพิวเตอร์ คือ เครื่องคอมพิวเตอร์สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธภาพ มีความถูกต้อง และมีความรวดเร็ว
อย่างไรก็ดี ไม่ว่าจะเป็นงานชนิดใดก็ตาม เครื่องคอมพิวเตอร์จะมีวงจรการทำงานพื้นฐาน 4 อย่าง (IPOS cycle) คือ

1. รับข้อมูล (Input) เครื่องคอมพิวเตอร์จะทำการรับข้อมูลจากหน่วยรับข้อมูล (input unit) เช่น คีบอร์ด หรือ เมาส์
2. ประมวลผล (Processing) เครื่องคอมพิวเตอร์จะทำการประมวลผลกับข้อมูล เพื่อแปลงให้อยู่ในรูปอื่นตามที่ต้องการ
3. แสดงผล (Output) เครื่องคอมพิวเตอร์จะให้ผลลัพธ์จากการประมวลผลออกมายังหน่วยแสดงผลลัพธ์ (output unit) เช่น เครื่องพิมพ์ หรือจอภาพ
4. เก็บข้อมูล (Storage) เครื่องคอมพิวเตอร์จะทำการเก็บผลลัพธ์จากการประมวลผลไว้ในหน่วยเก็บข้อมูล เพื่อให้สามารถนำมาใช้ใหม่ได้ในอนาคต

แสดงขั้นตอนการทำงานพื้นฐานของคอมพิวเตอร์

• คุณสมบัติของคอมพิวเตอร์

ปัจจุบันนี้คนส่วนใหญ่นิยมนำคอมพิวเตอร์มาใช้งานต่าง ๆ มากมาย ซึ่งผู้ใช้ส่วนใหญ่มักจะคิดว่าคอมพิวเตอร์เป็นเครื่องมือที่สามารถทำงานได้สารพัด แต่ผู้ที่มีความรู้ทางคอมพิวเตอร์จะทราบว่า งานที่เหมาะกับการนำคอมพิวเตอร์มาใช้อย่างยิ่งคือการสร้าง สารสนเทศ ซึ่งสารสนเทศเหล่านั้นสามารถนำมาพิมพ์ออกทางเครื่องพิมพ์ ส่งผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ หรือจัดเก็บไว้ใช้ในอนาคนก็ได้ เนื่องจากคอมพิวเตอร์จะมีคุณสมบัติต่าง ๆ คือ

• ความเร็ว (speed) คอมพิวเตอร์ในปัจจุบันนี้สามารถทำงานได้ถึงร้อยล้านคำสั่งในหนึ่งวินาที
• ความเชื่อถือ (reliable) คอมพิวเตอร์ทุกวันนี้จะทำงานได้ทั้งกลางวันและกลางคืนอย่างไม่มีข้อผิดพลาด และไม่รู้จักเหน็ดเหนื่อย
• ความถูกต้องแม่นยำ (accurate) วงจรคอมพิวเตอร์นั้นจะให้ผลของการคำนวณที่ถูกต้องเสมอหากผลของการคำนวณผิดจากที่ควรจะเป็น มักเกิดจากความผิดพลาดของโปรแกรมหรือข้อมูลที่เข้าสู่โปรแกรม
• เก็บข้อมูลจำนวนมาก ๆ ได้ (store massive amounts of information) ไมโครคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน จะมีที่เก็บข้อมูลสำรองที่มีความสูงมากกว่าหนึ่งพันล้านตัวอักษร และสำหรับระบบคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่จะสามารถเก็บข้อมูลได้มากกว่าหนึ่งล้าน ๆ ตัวอักษร
• ย้ายข้อมูลจากที่หนึ่งไปยังอีกทีหนึ่งได้อย่างรวดเร็ว (move information) โดยใช้การติดต่อสื่อสารผ่านระบบ เครือข่ายคอมพิวเตอร์ ซึ่งสามารถส่งพจนานุกรมหนึ่งเล่มในรูปของข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ ไปยังเครื่องคอมพิวเตอร์ที่อยู่ไกลคนซีกโลกได้ในเวลาเพียงไม่ถึงหนึ่งวินาที ทำให้มีการเรียกเครือข่ายคอมพิวเตอร์ที่เชื่อมกันทั่วโลกในปัจจุบันว่า ทางด่วนสารสนเทศ (Information Superhighway)
ผู้ที่สนใจศึกษาทางด้านคอมพิวเตอร์ จะต้องศึกษาหลักการทำงานพื้นฐานของเครื่องคอมพิวเตอร์และโปรแกรมประยุกต์ต่าง ๆ รวมทั้งจะต้องศึกษาถึงผลกระทบจากคอมพิวเตอร์ต่อสังคมในวันนี้ ทั้งในแง่บวกและแง่ลบ โดยในแง่บวกนั้นจะมองเห็นได้ง่ายจากสภาพแวดล้อมทั่วไป นั่นคือทำให้สามารถทำงานต่าง ๆ ได้อย่างสะดวกและรวดเร็วขึ้น เริ่มตั้งแต่การจัดเก็บเอกสาร การพิมพ์จดหมาย การจัดทำหนังสือพิมพ์และวารสารต่าง ๆ การฝาก - ถอนเงินในธนาคาร การจ่างเงินซื้อสินค้า ตรวจความผิดปกติของทารกในครรภ์ และในทางการแพทย์อื่น ๆ อีกมากมาย ในแง่ลบก็มีไม่น้อย เช่น
• โรงงานผลิตอุปกรณ์ของเครื่องคอมพิวเตอร์นั้นต้องใช้สารเคมีเป็นจำนวนมาก ซึ่งจะทำให้เกิดมลพิษต่าง ๆ มากมาย
• ผู้ใช้อาจมีอาการเจ็บป่วยที่เกิดจากการทำงานกับเครื่องคอมพิวเตอร์เป็นเวลานาน ๆ เช่น อาจมีการปวดหลังไหล่ที่เกิดจากการนั่งอยู่หน้าเครื่องนาน ๆ หรืออาจเกิดอาการ Carpal Tunnel Syndrome (CTS) ซึ่งเป็นอาการเจ็บป่วยที่เกิดจากเส้นประสาทบริเวณข้อมูลถูกกดทับเป็นเวลานาน ๆ โดยอาจเกิดจากการใช้คีย์บอร์ดหรือเมาส์ รวมทั้งอาจมีอันตรายจากรังสีออกมาจากจอคอมพิวเตอร์ด้วย
• ถ้าคอมพิวเตอร์ทำงานผิดพลาดในระบบที่มีความสำคัญมาก ๆ อาจเป็นอันตรายกับชีวิตมนุษย์ได้ เช่น การใช้คอมพิวเตอร์ควบคุมการจราจรทางอากาศ เป็นต้น 
  
  
• ประเภทของคอมเครื่องคอมพิวเตอร์ คอมพิวเตอร์ที่ใช้อย่างแพร่หลายในปัจจุบัน คือ ไมโครคอมพิวเตอร์ ซึ่งมีการใช้งานกันมาก ทั้งที่บ้าน ที่ทำงาน ตลอดจนในสถานศึกษาต่างๆ ไมโครคอมพิวเตอร์เป็นคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดเล็ก แต่มีประสิทธิภาพในการทำงานที่สูงกว่าเครื่องขนาดใหญ่ในสมัยก่อนเสียอีก อย่างไรก็ดีแม้ว่าไมโครคอมพิวเตอร์จะทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ก็ยังมีข้อจำกัดบางประการที่ทำไม่สามารถทำงานที่ใหญ่ และมีความซับซ้อนได้ เช่น งานของระบบธนาคารหรืออุตสาหกรรมซึ้งมีปริมาณมากและมีความซับซ้อนจะเป็นงานที่จำเป็นต้องใช้คอมพิวเตอร์ที่ทำงานได้ดีกว่าเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์
• องค์ประกอบของระบบคอมพิวเตอร์ ระบบคอมพิวเตอร์ประกอบด้วยองค์ประกอบสำคัญ 5 ส่วนด้วยกัน คือ ฮาร์ดแวร์ (Hardware) ซอฟต์แวร์ (Sofeware) บุคลากร (Peopleware) ข้อมูลและสารสนเทศ (Data/Information) และกระบวนการทำงาน (Procedure)
• วิวัฒนาการของคอมพิวเตอร์

บทความน่าสนใจ

บทความพิเศษ

หน้าแรก