LCD

LCD controller คือไอซีควบคุม ที่ใช้ในการควบคุมจอแสดงผลแบบ dot matrix liquid crystal display หรือที่เรานิยมเรียกสั้นๆ ว่า LCD โดยเจ้าไอซี HD44780 ถูกพัฒนาโดยบริษัท Hitachi เพื่อใช้ในการแสดงผลตัวอักษรบนจอ LCD โดยเฉพาะ ซึ่งต่อมากลายเป็นที่นิยม และเป็นมาตรฐานในการเชื่อมต่อกับจอ LCD ที่ใช้ชิพ HD44780 นี้เป็นตัวควบคุม

จอ LCD นี้ จะแสดงผลเป็นตัวหนังสือ แบบสีเดียว โดยมักถูกนำไปใช้กับเครื่องต่างๆ ไม่ว่าจะเป็นเครื่องถ่ายเอกสาร แฟกซ์ เครื่องรับโทรศัพท์ หรือ เครื่องปริ้นท์เตอร์ต่างๆ หรือตามเครื่องมืออุตสาหกรรมต่างๆ มีหลายขนาดให้เลือก เช่น แบบ 8x1  หมายถึงแสดงผลได้สูงสุด 8 อักษร จำนวน 1 บรรทัด  หรือแบบ 16x2 , 20x2 และแบบ 20x4 เป็นต้น ขนาดใหญ่สุดอาจจะมากถึง 40 ถึง 80 ตัวอักษรต่อบรรทัดเลยก็ได้ 

คลิกที่รูปเพื่อดูภาพใหญ่ ตำแหน่งขา ของ LCD ชนิดไม่เกิน 80 ตัวอักษร  ขาที่ 1 Vss ต่อกับกราวด์ ขาที่ 2 Vccต่อกับไฟเลี้ยง 2.7V ถึง 5.5V ขาที่ 3 Vo ต่อกับตัวต้านทานปรับค่าได้ 10k โอห์ม ขาที่ 4 RS Register Select ขาที่ 5 R/W Read/Write ขาที่ 6 E Enable ใช้สัญญาณ Pulse ขอบขาลงในการทริก ขาที่ 7 ข้อมูลตำแหน่งบิต 0 (ถ้าส่งข้อมูลแบบ 4 บิต ไม่ต้องต่อขานี้)  ขาที่ 8 ข้อมูลตำแหน่งบิต 1 (ถ้าส่งข้อมูลแบบ 4 บิต ไม่ต้องต่อขานี้)  ขาที่ 9 ข้อมูลตำแหน่งบิต 2 (ถ้าส่งข้อมูลแบบ 4 บิต ไม่ต้องต่อขานี้)  ขาที่ 10 ข้อมูลตำแหน่งบิต 3 (ถ้าส่งข้อมูลแบบ 4 บิต ไม่ต้องต่อขานี้)    ขาที่ 11 ข้อมูลตำแหน่งบิต 4 ขาที่ 12 ข้อมูลตำแหน่งบิต 5 ขาที่ 13 ข้อมูลตำแหน่งบิต 6 ขาที่ 14 ข้อมูลตำแหน่งบิต 7 / busy flag ขาที่ 15   ขั้วหลอด LED ขา Anode ต่อกับแรงดันบวกไม่เกินแรงดันคร่อมหลอด LED ขาที่ 16   ขั้วหลอด LED ขา Cathod ต่อกับกราวด์

ขาที่ 1 Vss ต่อกับ Ground ,ขาที่ 2 Vcc ต่อกับ ไฟเลี้ยงกระแสตรงไม่เกิน 5.5V 

ขาที่ 3 Vo

 ทำ หน้าที่ปรับความสว่างของตัวหนังสือที่ปรากฏบนจอ LCD โดยจะใช้แรงดันที่ได้จากการแบ่งแรงดัน (Voltage divider) จากความต้านทาน R10k ในการปรับความสว่างของตัวหนังสือ 

ขาที่ 4 RS Register Select

  ทำหน้าที่บอก LCD controller ว่าข้อมูลที่จะส่งไป เป็นข้อมูลประเภทคำสั่ง หรือข้อมูลที่เป็นดาต้า 

ขาที่ 5 Read/Write (เขียนข้อมูล R/W = 0 , อ่านข้อมูล R/W = 1)

  ทำหน้าที่ในกำหนดว่าจะอ่าน หรือจะเขียนข้อมูลลงไปบน LCD หรือจะอ่านข้อมูลที่อยู่ใน LCD ออกมา โดยทั่วไปแล้ว เรามักจะเขียนข้อมูลลงไปแสดงผล มากกว่าที่จะอ่านข้อมูลจากจอ LCD กลับมา ดังนั้นแล้ว เราสามารถที่จะต่อขาที่ 5 กับกราวด์ได้ เพื่อประหยัดขาไมโครคอนโทรลเลอร์ที่จะต่อกับจอ LCD 

ขาที่ 6  Enable (EN)

  ขานี้ทำหน้าที่ในการสั่งให้ LCD อ่านข้อมูลจากขา RS และขาที่ 7 ถึงขาที่ 14 เข้าไปประมวลผลใน LCD controller โดยจะใช้ขอบสัญญาณขาลง ของ Pulse ในการทริกที่ขาที่ 6 Enable (EN)

ตั้งแต่ขาที่ 7 ถึงขาที่ 14 เป็นช่องทางการรับส่งข้อมูล โดยเราสามารถเลือกที่จะส่งข้อมูลคราวละ 8 บิต โดยใช้ทั้งหมด 8 ขา ใน การส่งแต่ละครั้ง หรือจะเลือกส่งแบบคราวละ 4 บิต แต่ต้องส่งสองครั้งต่อข้อมูลก็ได้ ซึ่งข้อดีของการส่งคราวละ 4 บิต คือประหยัดขาไมโคร

คอนโทรลเลอร์ที่จะต่อกับ LCD 

โดยในการส่งคราวละ 4 บิต เราจะใช้ขาตั้งแต่ ขา 11 ถึงขาที่ 14 ส่วนขาที่ 7 ถึงขาที่ 10 เราจะปล่อยลอยไว้หรือต่อลงกราวด์ก็ได้ 

ส่วนขาที่ 15, 16 สำหรับต่อไฟเลี้ยงให้หลอด LED Backlight ที่ทำให้จอสว่างขึ้น เพื่อการมองเห็นในที่มืด 

SCR เอส.ซี.อาร์.

(SCR) Silicon Control Rectifier เอส.ซี.อาร์.

โครงสร้างและสัญลักษณ์ SCR

SCR เป็นอุปกรณ์ประเภทสารกึ่งตัวนำโดยมีโครงสร้างภายในประกอบด้วยชั้นของสารกึ่ง ตัวนำ 4 ชั้น ซึ่งได้รับการโดป (Dope) ในปริมาณที่แตกต่างกัน และมีขั้วต่อใช้งาน 3 ขั้ว ได่แก่ อาโนด (A) คาโธด (K) และเกท (G) ดังแสดงในรูป

การทำงานของ SCR

เพื่อ ให้เข้าใจการทำงานของ SCR จากรูปแสดงการแบ่งสารกึ่งตัวนำทั้ง 4 ชั้นของ SCR โดยให้ พิจารณาเป็นทรานซิสเตอร์ 2 ตัว คือ ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN และ PNP

รูปแสดงการ ต่อวงจรภายในซึ่งเป็นวงจรแบบ Complementary Latch ซึ่งการทำให้ SCR ทำงานเป็นสวิตซ์เปิดปิด นั้น จะต้องให้ไบอัสแก่ SCR ในลักษณะเช่นเดียวกับไดโอดโดยให้ศักย์ไฟฟ้าที่ขั้วอาโนดเป็นบวกเมื่อเทียบ กับขั้วคาโธด และให้ขาเกทเป็นขาอินพุตที่ทำงานในสภาวะ HIGH นั้นเอง จะต้องได้รับการกระตุ้นโดยให้ศักย์ไฟฟ้าที่ขาเกทเป็นบวกเมื่อเทียบกับขั้วคา โธด

จากวงจร ตัวอย่างในรูป จะเห็นว่า ขั้วอาโนดของ SCR ต่อเข้ากับแหล่งจ่ายไฟขนาด + 50 V โดยผ่านโหลด ( RL ) ส่วนขั้วคาโธดจะต่อลงกราวด์ ( O V ) สำหรับขาเกทซึ่งเป็นขาอินพุตจะได้รับสัญญาณควบคุมขนาด OV หรือ +5 V เมื่อขาเกทได้รับแรงดัน O V จะทำให้ Q1 และ Q2 อยู่ในสภาวะ OFF ในกรณีนี้ SCR จึงเสมือนเปิดสวิตซ์ ดังแสดงในภาพาขยายในรูปที่ 13-3 ในทางกลับกันถ้าขาเกทได้รับแรงดัน +5 V ก็จะทำให้ขอเบสของ Q2 มีศักย์เป็นบวกเมื่อเทียบกับขาอิมิตเตอร์ ดังนั้น Q2 จึงอยู่ในสภาวะ ON ของ Q2 นี้ จะทำให้แรงดัน OV จากขาอิมิตเตอร์ผ่านไปยัง Q1 ซึ่งจะทำให้ Q1 อยู่ในสภาวะ ON ด้วยการ ON ของ Q1 จะเป็นการเชื่อมแหล่งจ่ายแรงไฟที่มีความเป็นบวกสูงจากขาอิมิตเตอร์ผ่านมายัง ขาคอลเลคเตอร์และขาเบสของ Q2 ซึ่งจะทำให้ SCR คงสภาวะ ON อยู่ และทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลจากขั้วคาโธดผ่านไปยังขั้วอาโนดอย่างต่อเนื่องถึง แม้จะนำแหล่งจ่ายไฟ +5 V ที่ใช้กระตุ้นขาเกทในตอนแรกออกก็ตาม

คุณลักษณะของ SCR

รูป แสดงการให้ไบอัสที่ถูกต้องแก่ SCR สำหรับในรูปขยายด้านซ้ายมือ แสดงรูปลักษณะของ SCR ทั้งแบบ Low-power และแบบ High-Power ส่วนรูปขยายด้านขวามือเป็นกราฟแสดงคุณลักษณะทั่วไปของ SCR ซึ่งกราฟนี้จะแสดงความสัมพันธ์ระหว่างแรงดันไบอัสตรงและไบอัสกลับที่จ่าย คร่อมระหว่างขั้วอาโนดกับขั้วคาโธดของ SCR และปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านจากขั้วคาโธดไปยังขั้วอาโนด

พิจารณาใน ส่วนนำกระแสทางตรงบนกราฟจะเห็นว่า แรงดันไฟฟ้าที่ทำให้ SCR อยู่ในสภาวะ ON เรียกว่า แรงดันพังทางตรง (Forward Breakdown Voltage) ซึ่งขนาดของแรงดันพังทางตรง หรือแรงดันที่ใช้ในการปิดวงจรของ SCR นี้ เป็นสัดส่วนผกผันกับปริมาณกระแสไฟฟ้าที่จ่ายเข้าที่ขาเกท นั้นคือ SCR จะอยู่ในสภาวะ ON ได้ก็ต่อเมื่อมีกระแสไฟฟ้าที่มีปริมาณมากจ่ายเข้าที่ขาเกท แต่แรงดันทางตรงที่จ่ายคร่อมระหว่างขั้วอาโนดและคาโธดของ SCR จะต้องมีขนาดเล็ก แต่ถ้าไม่มีกระแสไฟฟ้าจ่ายเข้าที่ขาเกทเลยก็จะต้องให้แรงดันทางตรงค่ามาก ๆ จ่ายคร่อมระหว่างขั้วอาโนด และขั้วคาโธดของ SCR แทนจึงจะทำให้ SCR อยู่ในสภาวะ ON และเกิดการนำกระแสไฟฟ้าขึ้น และเมื่อ SCR อยู่ในสภาวะ ON แล้วแล้วกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่าน SCR จะเป็นอิสระจากการควบคุมของกระแสไฟฟ้าที่จ่ายเข้าที่ขาเกท ซึ่งถ้ากระแสทางตรงที่ไหลผ่านระหว่างขั้วคาโธดและอาโนดนี้มีค่าต่ำกว่าค่า กระแส Holding Current ก็จะทำให้ SCR อยู่ในสภาวะ OFF ทั้งนี้เนื่องจากว่า แลตซ์ของทรานซิลเตอร์ทั้งชนิด NPN และ PNP จะไม่มีปริมาณกระแสไฟฟ้าเพียงพอที่จะรักษาสภาวะ ON ให้แก่ SCR ได้

ดังนั้น จึงสรุปได้ว่า การกระตุ้นที่ขาเกทจะทำให้ SCR อยู่ในสภาวะ ON และเมื่อต้องการให้ SCR อยู่ในสภาวะ OFF ก็ทำได้โดยลดแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายคร่อมระหว่างขั้วอาโนด และขั้วคาโธดซึ่งจะมีผลทำให้ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านจากขั้วคาโธดไปยัง ขั้วอาโนดลดลงต่ำกว่าค่ากระแส Holding Current

การนำ SCR ไปใช้งาน

SCR ถูกนำไปใช้มากในงานจำพวกไฟฟ้ากำลัง เช่น วงจรควบคุมความสว่าง วงจรควบคุมความเร็วของมอเตอร์ วงจรควบคุมการชาร์จแบตเตอรี่ ระบบควบคุมอุณหภูมิ และวงจรรักษาระดับกำลัง เป็นต้น จากกราฟแสดงคุณลักษณะของ SCR ในรูป จะเห็นว่า SCR นำกระแสในทิศทางตรงเท่านั้น (Forward Direction) ด้วยเหตุผลนี้จึงจัดให้ SCR เป็นอุปกรณ์จำพวก นำกระแสในทิศทางเดียว (Unidirectional Device ) ซึ่งหมายความว่า ถ้าป้อนสัญญาณไฟฟ้า กระแสสลับผ่าน SCR ขาเกทของ SCR จะตอบสนองสัญญาณ และกระตุ้นให้ SCR ทำงานเฉพาะครึ่งบวกของสัญญาณที่จะทำให้อาโนดเป็นบวกเมื่อเทียบกับคาโธดเท่า นั้น
ตัวอย่างในรูป แสดงการนำ SCR ไปใช้วงจรควบคุมความสว่าง โดยเมื่อสวิตซ์ ON/OFF เปิดวงจร และเนื่องจากไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลไปยังขาเกทจึงทำให้ SCR อยู่ในสภาวะ OFF หลอดไฟจึงยังไม่สว่าง แต่เมื่อสวิตซ์ ON/OFF ปิดวงจรจะทำให้ไดโอด D1 ผ่านส่วนที่เป็นแรงดันไฟฟ้าบวกไปยังขาเกทของ SCR ทุกครั้งที่สัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับอยู่ในช่วงครึ่งบวกปริมาณของกระแสไฟฟ้าที่ ไหลผ่าน SCR จะถูกควบคุมโดยตัวต้านทานควบคุมความสว่าง (R1 ) พิจารณารูปคลื่นสัญญาณที่ขยายให้เห็นในรูปที่ 13-5 จะเห็นว่าเมื่อค่าวความต้านทานของ R1 เท่ากับ 0 (ไม่มีการลดความสว่าง) จะทำให้กระแสไฟฟ้าที่ไหลไปยังขาเกทมีปริมาณสูงสุด ดังนั้น SCR จึงอยู่ในสภาวะ ON แบบเต็มครึ่งบวกของสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับที่จ่ายเข้ามา และกำลังงานเฉลี่ยที่ส่งไปยังหลอดไฟจะมีค่าสูง แต่ถ้าค่าความต้านทานของ R1 เพิ่มขึ้น กระแสไฟฟ้าที่ขาเกทของ SCR อยู่ในสภาวะ ON ไม่เต็มครึ่งส่วนของสัญญาณที่เป็นบวก ดังนั้นกำลังงานเฉลี่ยที่ส่งไปให้หลอดไฟจึงมีค่าลดลง

จาก ตัวอย่างที่อธิบายไปแล้วเป็นการใช้งาน SCR ในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ต่อไปจะพิจารณาการใช้งาน SCR ในวงจรไฟฟ้ากระแสตรง (DC) รูปแสดงระบบสัญญาณเตือนภัยในรถยนต์ เมื่อปิดสวิตซ์อาร์มและสวิตซ์รีเซ็ท ระบบสัญญาณเตือนภัยจะคอยรับสัญญาณจากสวิตซ์ตรวจจับทั้ง 4 ส่วนได้แก่ บริเวณประตู ระบบเครื่องเสียง ฝาปิดเครื่องยนต์ และฝาประโปรงหลัง จากนั้นจึงส่งสัญญาณไปกระตุ้นการทำงานของอุปกรณ์เตือนภัยให้ทำงาน ตัวอย่างในรูปแสดงวงจรการทำงานของระบบเตือนภัยเมื่อเปิดประตูรถยนต์

การเปิด ประตูรถยนต์จะทำให้ตัวเก็บประจุ C1 ได้รับการชาร์จประจุผ่านทางไดโอด D และตัวต้านทาน R1 หลังจากช่วงเวลาหนึ่งผ่านไปจะทำให้ประจุไฟฟ้าที่ชาร์จเข้าไปใน C1 มีปริมาณเพียงพอที่จะทำให้ Q1 ทำงาน (ON) และเมื่อ Q1 ทำงาน ก็จะผ่านศักย์ไฟฟ้าบวกที่ขั้วคอลเลคเตอร์ซึ่งมาจากแบตเตอรี่ไปยังขั้วอิมิ ตเตอร์ และผ่านต่อไปยังขาเกทของ SCR เมื่อขาเกทได้รับการกระตุ้นจากศักย์ไฟฟ้าบวกก็จะทำให้ SCR ปิดวงจร (ON) และกระตุ้นอุปกรณ์เตือนภัยให้ทำงาน

เนื่องจาก SCR เสมือนกับปิดสวิตซ์เมื่ออยู่ในสภาวะ ON ซึ่งจะผ่านแรงดันไฟฟ้าขนาด 12 V จากแบตเตอรี่ไปยังอุปกรณ์เตือนภัย ซึ่งสภาวะ ON ของ SCR นี้ยังคงอยู่ต่อไปโดยไม่ขึ้นกับสวิตซ์อาร์มหรือสวิตซ์ตรวจจับอื่นใด และเมื่อทำการเปิดสวิตซ์รีเซ็ท ซึ่งซ่อนภายในรถก็ทำให้อุปกรณ์เตือนภัยหยุดทำงาน ค่าของ R1 และ C1 ควรเลือกให้เหมาะสมเพื่อให้มีช่วงเวลาการหน่วงที่พอดีการที่ Q1 และ SCR จะถูกกระตุ้นให้ทำงาน ซึ่งการหน่วงเวลานี้ก็เพื่อให้เจ้าของ รถยนต์เข้าไปในรถ และปลดการทำงานของระบบเตือนภัยโดยการเปิดสวิตซ์อาร์มได้ทันเวลา

SCR ไวแสง

SCR ไวแสง ( Light Activated Silicon Controlled Rectifier : LASCR) จะทำงานเป็นสวิตซ์ที่ทำงานด้วยแสงชนิดหนึ่ง โดยจะมีลักษณะการทำงานเช่นเดียวกับ SCR มาตรฐาน แต่มีความแตกต่างเพียงว่าการทำงานของ SCRไวแสงจะมีความไวแสงมาก ดังนั้น จึงสามารถใช้แสงที่มาตกกระทบเป็นตัวกระตุ้นให้ SCR ไวแสงทำงานได้ ส่วนใหญ่แล้ว SCR ไวแสงจะมีขาเกทต่อออกมาด้วยเช่นกัน ดังนั้น SCR ไวแสงจึงสามารถถูกกระตุ้นให้ทำงานนำกระแสได้ได้โดยใช้คลื่นสัญญาณไฟฟ้าได้ เช่นเดียวกับ SCR มาตรฐานรูป แสดงสัญลักษณ์ และรูปลักษณะของ SCR ไวแสง

สำหรับการ ทำงานของ SCR ไวแสงนั้น จะมีความไวต่อแสงมากเมื่อจัดให้ขาเกทเปิดวงจรลอยไว้ แต่เพื่อเป็นการลดความไวในการตอบสนองต่อแสงก็สามารถทำได้ โดยต่อตัวต้านทานจากขาเกทเข้ากับขาคาโธด ตัวอย่างการใช้งานของ SCR ไวแสง เช่น วงจรควบคุมการเปิดประตู หรือวงจรสัญญาณเตือนภัย โดยจะใช้เป็นตัวกระตุ้นการทำงานของรีเลย์ ดังแสดงในรูป โดยการทำงานนั้นเมื่อการเปิดสวิตซ์ไฟ แสงจากหลอดไฟจะไปตกกระทบและกระตุ้นให้ SCR ไวแสงทำงาน ส่งผลให้กระแสที่ไหลผ่านขั้วอาโนดเป็นตัวกระตุ้นให้รีเลย์ทำงานโดยการดึง หน้าสัมผัสให้ปิดลง ซึ่งจะทำให้การทำงานของระบบครบวงจร มีข้อสังเกตว่าข้อดีของการใช้ SCR ไวแสงนั้นก็ คือ การกระตุ้นให้ระบบการทำงานจะไม่มีการเชื่อมต่อกันทางไฟฟ้าใด ๆ กับวงจรของระบบเลย

เอสซีอาร์ เป็นอุปกรณ์ที่ถูกสร้างขึ้นมาเพื่อใช้ทำหน้าที่เป็นโซลิดสเตตสวิตช์ซึ่ง สามารถนำไปใช้ในการควบคุมการจ่ายกำลังไฟให้แก่อุปกรณ์หรือวงจร เอสซีอาร์ เป็นอุปกรณ์ที่นำกระแสได้ทิศทางเดียว ประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำชนิด Pและ N วางซ้อนกัน 4 ชั้น ทำให้เกิดรอยต่อ 3 รอยต่อ เราเรียกอุปกรณ์พวกนี้ว่า ว่าไทริสเตอร์ (thyristor)

แสดงรูปของเอสซีอาร์

โครงสร้างของและสัญลักษณ์ของเอสซีอาร์

การทำงานของเอสซีอาร์

การเปิดเอสซีอาร์ให้นำกระแสนั้น ทำได้โดยการป้อนแรงดันไฟฟ้าบวกที่ขั้วเกตที่เรียกว่าจุดชนวนเกตหรือสัญญาณทริกเกอร์ (Trigerred)ดังรูป

เอสซีอาร์ยังไม่นำกระแส

เมื่อกดสวิตช์ เอสซีอาร์นำกระแส

การหยุดการทำงานของเอสซีอาร์

การหยุดการ ทำงานของเอสซีอาร์นี้จะทำได้เพียงทางเดียวเท่านั้น คือลดค่ากระแสที่ไหลผ่านแอโนดลง จนต่ำกว่าค่าที่เรียกว่า กระแสโฮลดิ้ง (holding current) หรือเรียกว่า Ih และในกรณีที่เอสซีอาร์ถูกใช้งานโดยการป้อนกระแสสลับผ่านตัวมัน การหยุดทำงานของมันจะเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ เมื่อค่าแรงดันไฟสลับที่ให้นั้นใกล้กับจุดที่เรียกว่า "จุดตัดศูนย์" (Zero-crossing point) ซึ่งจะเกิดขึ้นทุก ๆ ครึ่งคาบเวลาของสัญญาณไฟสลับที่ให้แก่วงจรนั้น

ถ้าต้องการหยุดการนำกระแสของเอสซีอาร์จากวงจรทำได้โดยกดสวิตช์ S2 หรือ S3

สิ่งที่ กล่าวมาข้างตันเป็นเพียงหลักการทำงานพื้นฐานของเอสซีอาร์ ซึ่งจะเห็นได้ว่า เป็นอุปกรณ์ ที่สามารถนำไปใช้งานได้อย่างง่าย ๆ แต่ข้อสำคัญคือการเลือกใช้เอสซีอาร์ ให้เหมาะกับงานที่ต้องการซึ่งจะพบว่าในการเลือกใช้เอสซีอาร์แต่ละเบอร์นั้น ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติเฉพาะของแต่ละเบอร์ เช่นค่าแรงดันและกระแสสูงสุดที่จะทนได้ ค่าความไวของเกตและค่ากระแสโฮลดิ้ง ในตาราง ได้แสดงถึงคุณสมบัติต่าง ๆ เหล่านี้ของเอสซีอาร์เบอร์ต่าง ๆ ที่นิยมใช้ โดย PIV คือค่าแรงดันสูงสุดที่จะทนได้, Vgt / Igt คือแรงดัน / กระแสที่ใช้ในการทริกที่เกตและ Ih คือกระแสโฮลดิ้ง

การควบคุมกำลังไฟแบบเฟสทริกเกอร์

จาก ตัวอย่างของการใช้งานเอสซีอาร์ ที่กล่าวมาตั้งแต่ต้นนี้เป็นการใช้งานในลักษณะเป็นสวิตช์ เปิด / ปิด การจ่ายไฟให้แก่โหลดต่าง ๆ แต่ความจริงแล้วการใช้งานสามารถขยายออกไปได้อีกมาก เช่น ใช้เป็นวงจรหรี่ความสว่างของหลอดไฟ หรือเป็นวงจรควบคุมความเร็วของมอเตอร์ เป็นต้นซึ่งก็ล้วนแล้วแต่เป็นการใช้งานควบคุมกำลังไฟ ที่จะจ่ายให้แก่โหลดในระบบที่เรียกว่าเฟส - ทริกเกอร์

แสดงวงจรการควบคุมไฟฟ้ากระแสสลับวงจรหรี่ความสว่างของหลอดไฟโดยการปรับมุมของสัญญาณทริกเกอร์

รูป การเปลี่ยนแปลงค่าของกำลังไฟฟ้าที่ป้อนให้แก่โหลด โดยกำหนดได้จากตำแหน่งเวลาของการทริกที่ให้แก่เอสซีอาร์

การหน่วง เฟสมีผลดังนี้คือ ถ้าเอสซีอาร์ ถูกทริกที่ตำแหน่งเฟส 10 องศาหลังจากที่ทุก ๆ ครึ่งรูปคลื่นเริ่มเข้ามากำลังไฟเกือบทั้งหมดก็จะถูกป้อนให้แก่โหลด แต่ถ้าการทริกที่ตำแหน่งเฟส 90 องศา หลังจากทุก ๆ ครึ่งคลื่นเริ่มเข้ามา จะทำให้กำลังไฟที่ป้อนให้แก่โหลดนั้น ลดลงเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของกำลังทั้งหมด และถ้าไปทริกที่ตำแหน่งเฟส 170 องศา หลังจากที่ทุก ๆ ครึ่งรูปคลื่นเข้ามาแล้ว จะมีเพียงกำลังไฟส่วนน้อยเท่านั้นที่ป้อนให้แก่โหลด

ลักษณะสมบัติของเอสซีอาร์

ทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์ สร้างมาจากวัสดุประเภทสารกึ่งตัวนำชนิด P และชนิด N มารวมกันโดยทำให้เกิดรอยต่อระหว่างเนื้อสารนี่สองรอยต่อ โดยสามารถจัดทรานซิสเตอร์ได้ 2 ชนิด คือ

1. ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN
2. ทรานซิสเตอร์ชนิด PNP

รอยต่อจาก เนื้อสารทั้ง 3 นี้ มีจุดต่อเป็นขาทรานซิสเตอร์ เพื่อใช้เชื่อมโยงหรือบัดกรีกับอุปกรณ์อื่นดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงมี 3 ขา มีชื่อเรียกว่า คอลเลคเตอร์ (สัญลักษณ์ C ) อิมิตเตอร์ (สัญลักษณ์ E ) และ เบส (สัญลักษณ์ B ) รูปร่างโครงสร้างและสัญลักษณ์ของทรานซิสเตอร์ดังรูป

โครงสร้างทรานซิสเตอร์ PNP โครงสร้างทรานซิสเตอร์ NPN

ทรานซิสเตอร์ PNP ทรานซิสเตอร์ NPN

การสร้างทรานซิสเตอร์

การ สร้างทรานซิสเตอร์ทั้งชนิด NPN และ PNP จะทำการเชื่อมส่วนที่ได้รับการโตปที่แตกต่างกันทั้ง 3 ส่วน ด้วยกระบวนการที่เรียกว่า การแพร่กระจาย ตัวอย่าง เช่น การสร้างทรานซิสเตอร์ประเภท NPN การบวนการสร้างจะเริ่มจากการแพร่กระจายส่วนที่เป็น p-type ของเบสเข้ากับส่วนที่เป็น n-type ของคอลเลคเตอร์ หลังจากส่วนของเบสที่เป็น p-type เริ่มเข้ารูปก็จะทำการแพร่กระจายส่วนที่เป็น n-type ของอิมิตเตอร์ให้เข้ากับส่วนที่เป็น p-type ของเบส ก็จะได้ทรานซิสเตอร์ NPN ที่เสร็จสมบูรณ์

รูปลักษณะของทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์ แบบ Low Power จะบรรจุอยู่ในตัวถังที่เป็นโลหะพลาสติกหรืออีป๊อกซี รูปลักษณะของทรานซิสเตอร์ประเภท Low Power ทั้ง 4 ชนิด แสดงดังรูป

โดยจะมีลวด ตัวนำยื่นออกมาจากส่วนล่างของตัวถัง เหตุผลที่ถูกออกแบบในลักษณะนี้เนื่องจาก เมื่อใช้ทรานซิสเตอร์ประเภทนี้ในวงจรจะต้องเสียบขาทรานซิสเตอร์ในช่องเสียบ บนแผ่นวงจรก่อนที่จะทำการบัดกรี
ทรานซิสเตอร์แบบ High Power ดังแสดงในรูป ทรานซิสเตอร์ประเภทนี้ถูกออกแบบเพื่อให้สามารถติดตั้งโครงสร้างที่เป็นโลหะ ทั้งนี้เพื่อให้โลหะที่ทรานซิสเตอร์ติดตั้งอยู่ทำหน้าที่ระบายความร้อนให้ กับทรานซิสเตอร์ประเภทนี้ สำหรับลวดตัวนำที่ต่อยื่นออกมาจะเป็นขาต่าง ๆ ของทรานซิสเตอร์ ถ้าในกรณีที่มี 2 ขา โดยขาที่ยื่นออกมาจะหมายถึง ขาเบส และขาอิมิตเตอร์ ส่วนตัวถังจะทำหน้าที่เป็นขาคอลเลคเตอร์

การทำงานของทรานซิสเตอร์

รูป แสดงทรานซิสเตอร์ชนิด NPN และชนิด PNP จากภาพขยายจะเห็นว่าทรานซิสเตอร์นั้นจะประกอบด้วยไดโอดจำนวน 2 ตัว ได้แก่ เบส - คอลเลคเตอร์ไดโอด และเบส-อิมิตเตอร์ไดโอด โดยเมื่อเป็นทรานซิสเตอร์ชนิด NPN ไดโอดทั้งสองจะต่อกันแบบหลังชนหลัง แต่ถ้าเป็นทรานซิสเตอร์ชนิด PNP ไดโอดทั้งสองจะชี้เข้าไปยังขาเบส

ทรานซิสเตอร์ที่ทำงานเป็นสวิตซ์

การ นำทรานซิสเตอร์ไปใช้งานเป็นสวิตซ์การปิดเปิดวงจรของทรานซิสเตอร์จะถูกควบคุม โดยเบส-อิมิตเตอร์ไดโอด (B-E) นั่นคือ เมื่อ เบส-อิมิตเตอร์ไดโอด ได้รับไบอัสตรงทรานซิสเตอร์จะอยู่สภาวะ ON แต่ถ้าเบส-อิมิตเตอร์ไดโอดได้รับไบอัสกลับทรานซิสเตอร์ก็จะอยู่ในสภาวะ OFF

โดยการ ป้อนกระแสเบส ( IB ) ให้กับเบสของทรานซิสเตอร์ เพื่อให้รอยต่อระหว่างคอลเลคเตอร์กับ อิมิตเตอร์นำกระแสได้ และต้องจ่ายกระแสเบสให้ทรานซิสเตอร์นำกระแสจนอิ่มตัวจะเกิดกระแสไหลผ่านรอย ต่อคอลเลคเตอร์กับอิมิตเตอร์ เปรียบได้ว่าสวิตซ์ระหว่างจุด C และ E ทำงานได้

ดังรูป เมื่อหยุดปล่อยกระแสเบสให้กับเบสของทรานซิสเตอร์จะไม่สามารถทำงานเป็นสวิตซ์ ได้ กระแสคอลเลคเตอร์จะไม่ไหลผ่านรอยต่อไปสู่อิมิตเตอร์ ( IC = 0 ) ขณะนี้ทรานซิสเตอร์จะอยู่ในสภาวะคัตออฟ เปรียบได้ว่าสวิตซ์ระหว่างจุด C และ E เปิดสวิตซ์ระหว่างจุด C และ E เปิดสวิตซ์ทำงานไม่ได้

ทรานซิสเตอร์ที่ทำงานเป็นตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้

การ ใช้งานทรานซิสเตอร์นอกจากจะใช้เป็นสวิตซ์เปิดปิดวงจรแล้วความสามารถด้านอื่น ของทรานซิสเตอร์ คือ ใช้เป็นตัวต้านทานชนิดปรับค่าได้ โดยมีวงจรสมมูลดังรูป

ที่ผ่านมา จะเห็นได้ว่าแรงดันไฟฟ้า +5 V ที่เบสอินพุตทำให้เกิดค่าความต้านทานต่ำระหว่างอิมิตเตอร์และคอลเลคเตอร์ (ปิดสวิตซ์) และเมื่อให้แรงดันไฟฟ้า O V จ่ายเข้าที่เบสอินพุต กลับทำให้เกิดค่าความต้านทานสูงระหว่างอิมิตเตอร์และคอลเลคเตอร์ (เปิดสวิตซ์)

การจัดไบอัสให้กับทรานซิสเตอร์

จาก ที่ทราบแล้วว่าไดโอดชนิดรอยต่อ P-N เมื่อได้รับไบอัสตรงจะยอมให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้แต่ถ้าได้รับการไบอัสกลับ ไดโอดจะแสดงคุณสมบัติต้านการไหลของกระแสไฟฟ้า สำหรับทรานซิสเตอร์ก็เช่นเดียวกัน จะต้องได้รับการไบอัสที่เหมาะสมจึงจะทำให้ทรานซิสเตอร์ทำงานได้ถูกต้อง

รูปการไบอัสทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP

จะ เห็นว่าขาเบสและอิมิตเตอร์ได้รับการไบอัสตรง ขณะที่ขาเบสและคอลเลคเตอร์ได้รับการไบอัสกลับ เพราะว่าขาเบสกับขาอิมิตเตอร์เป็นวงจรอินพุต และขาเบสกับคอลเลคเตอร์เป็นวงจรเอาท์พุต

การจัดไบอัสให้แก่ทรานซิสเตอร์ชนิด NPN

พิจารณาการทำงานของทรานซิสเตอร์กชนิด NPN ตามรูป

เมื่อให้ไบ อัสตรงกับรอยต่อ BE จะทำให้บริเวณปปลอดพาหะที่รอยต่อ BE แคบลงและที่รอยต่อระหว่าง BC ได้ไบอัสกลับจะทำให้บริเวณปลอดพาหะที่รอยต่อ BC มีความกว้างมากขึ้น

จึงเกิด กระแสจำนวนเล็กน้อยไหลข้ามรอยต่อ BE จึงเรียกกระแสนี้ว่า กระแสเบส ( IB ) เป็นผลให้มีอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่งเคลื่อนที่ในรอยต่อ BE

ในขณะเดียว กันที่คอลเลคเตอร์บริเวณรอยต่อ BC จะมีประจุพาหะบวกอยู่จำนวนมากจะพยายามดึงอิเล็กตรอนที่เบสข้ามรอยต่อ BC ทำให้เกิดกระแสคอลเลคเตอร์ ( IC ) ไหลเป็นจำนวนมาก และไหลออกจากคอลเลคเตอร์มารวมกับกระแสเบส ( IB ) กระแสทั้งสองจำนวนนี้จะไหลไปสู่ขาอิมิตเตอร์เป็นกระแสอิมิตเตอร์ ( IE ) เป็นไปตามสมการ

รูปแบบการต่อใช้งานของทรานซิสเตอร์

ถึงแม้ว่าทรานซิสเตอร์จะถูกนำไปใช้งานในวงจรต่าง ๆ มากมาย แต่วงจรเหล่านั้นก็ยังสามารถที่จะจัดแยกออกเป็นกลุ่มได้ 3 รูปแบบ ดังนี้
1. วงจรอิมิตเตอร์ร่วม C- E (Common - Emitter)

สัญญาณ อินพุตจะถูกป้อนเข้ามาระหว่างขาเบส และขาอิมิตเตอร์ ในขณะที่สัญญาณเอาต์พุตจะปรากฏระหว่างขาคอลเลคเตอร์และขาอิมิตเตอร์ จากการจัดรูปแบบของวงจรในลักษณะนี้ จะเห็นว่าสัญญาณอินพุตจะเป็นตัวควบคุมกระแสเบสของทรานซิสเตอร์ซึ่งก็จะเป็น การควบคุมกระแสคอลเลคเตอร์ซึ่อเป็นเอาต์พุตของวงจรด้วย ส่วนขาอิมิตเตอร์จะขาร่วม ( Common)

2. วงจรเบสร่วม C-E ( Common - Bars )

สัญญาณ อินพุตจะถูกป้อนเข้าระหว่างขาอิมิตเตอร์และขาเบส โดยสัญญาณเอาต์พุตจะไปปรากฏคร่อมอยู่ระหว่างขาคอลเลคเตอร์และขาเบส ส่วนขาเบสของวงจรรูปแบบนี้จะใช้เป็นขาร่วม (Common ) ให้กับทั้งอินพุตและเอาต์พุต

3. วงจรคอลเลคเตอร์ร่วม C-C ( Common - Collector

โดยสัญญาณ อินพุตจะถูกป้อนเข้ามาระหว่างขาเบส และขาคอลเลคเตอร์ส่วนสัญญาณเอาต์พุตที่ได้จะไปปรากฏคร่อมขาอิมิตเตอร์ และขาคอลเลคเตอร์โดยจะใช้ขาคอลเลคเตอร์เป็นขาร่วม (Common ) ของทั้งอินพุตและเอาต์พุต

การทดสอบทรานซิสเตอร์

การทดสอบทรานซิสเตอร์ด้วยโอห์มมิเตอร์ความผิดพลาดที่เกิดจากทรานซิสเตอร์ที่พบเสมอคือ การจัดวงจร และการเปิดวงจรระหว่างรอยต่อของสารกึ่งตัวนำของทรานซิสเตอร์

จาก รูปจะเห็นว่า ถ้าให้ไบอัสกลับแก่อิมิตเตอร์ไดโอดและคอลเลคเตอร์ไดโอดของทรานซิสเตอร์ ความต้านทานจะมีค่าสูง แต่ถ้าความต้านทานมีค่าต่ำให้สันนิษฐานว่ารอยต่อระหว่างขาของทรานซิสเตอร์ เกิดลัดวงจร ในทำนองเดียวกันถ้าไบอัสตรงแล้ววัดค่าความต้านทานได้สูงก็ให้สันนิษฐานว่า รอยต่อระหว่างขาเกิดลัดวงจร

การทดสอบเพื่อหาตำแหน่งขาทรานซิสเตอร์
ใน การพิสูจน์หาตำแหน่งของทรานซิสเตอร์ โดยการสังเกตดูว่า ขาใดอยู่ใกล้กับขอบเดือยเป็นขา E ขาที่อยู่ตรงข้ามเป็นขา C ส่วนตำแหน่งกลางคือขา B

การทดสอบหาชนิดของทรานซิสเตอร์ NPN และ PNP

1. เลือกขาตำแหน่งกลาง แล้วสมมุติให้เป็นขาเบส จากนั้นนำสายวัด(--) ของโอห์มมิเตอร์มาแตะที่ขาเบส ส่วนสายวัด ( + ) ให้นำมาแตะกับสองขาที่เหลือ
2. ถ้าความต้านทานที่อ่านได้จากการแตะขาทั้งสองมีค่าต่ำ สรุปได้ทันทีว่า ขาที่ตำแหน่งกลางเป็นขาเบส และทรานซิสเตอร์ที่ทำการวัดนี้เป็นชนิด PNP
3. สำหรับขาอิมิตเตอร์ คือ ขาที่อยู่ใกล้ตำแหน่งเดือย และขาที่เหลือคือขาคอลเลคเตอร์นั่นเอง
4. ถ้าความต้านทานที่อ่านได้มีค่าสูงให้สลับสายวัด
5. ถ้าความต้านทานที่อ่านได้จากการแตะขาทั้งสองมีค่าต่ำ สรุปได้ทันที ขาตำแหน่งกลางคือขาเบส และเป็นทรานซิสเตอร์ชนิด NPN
6. ถ้าหากว่าความต้านทานต่ำไม่ปรากฏในทั้งสองกรณี ให้เปลี่ยนเลือกขาอื่นเป็นขาเบส แล้วทำตามขั้นตอนเดิม

ไดโอดและซีเนอร์ไดโอด

โครงสร้าง และสัญลักษณ์ของไดโอด

ไดโอดประกอบด้วยขั้วต่อ 2 ขั้ว มีชื่อเรียกว่า อาโนด (Anode) และคาโธด (Cathod) โดยมีสัญลักษณ์ ดังแสดงในรูป

โดย ปกติแล้วไดโอดถูกออกแบบให้มีรูปลักษณะที่แตกต่างกัน 3 แบบ ดังแสดงในรูป ซึ่งรูปลักษณะเช่นนี้จะช่วยป้องกันไม่ให้ไดโอดเสียหายง่าย สำหรับขนาดของไดโอดจะแสดงถึงอัตราทนกระแสไฟฟ้าทีไดโอดยอมให้ไหลผ่านได้ ส่วนแถบคาดสีดำที่พิมพ์อยู่ที่ขอบด้านใดด้านหนึ่ง จะแสดงถึงขั้วคาโธด ดังแสดงในรูป (ก) และ (ข) สำหรับไดโอดขนาดใหญ่ ดังแสดงในรูป (ค) จะพิมพ์สัญลักษณ์ของไดโอดลงบนตัวอุปกรณ์เลย

การทำงานของไดโอด

ได โอดจะทำงานเหมือนสวิตช์ โดยถ้าศักย์ไฟฟ้าทางด้านอาโนดเป็นบวกเมื่อเทียบกับคาโธด ดังแสดงในรูป (ก) ไดโอดจะปิดสวิตช์ดังวงจรในรูป (ข) สภาวะการทำงานของไดโอดลักษณะนี้ เรียกว่า ไดโอดอยู่ในสภาวะ ON หรือไบอัสตรง (Forward Bias) ในทางตรงกันข้าม ถ้าศักย์ไฟฟ้าทางด้านอาโนดเป็นลบเมื่อเทียบกับคาโธด ดังแสดงในรูป (ค) ไดโอดจะเปิดสวิตช์ดังวงจรในรูป (ง) สภาวะการทำงานของไดโอดลักษณะนี้เรียกว่า ไดโอดอยู่ในสภาวะ OFF หรือไบอัสกลับ (Reverse Bias)

ตัวอย่าง
จงบอกสภาวะของไดโอด ดังแสดงในรูปว่าอยู่ในสภาวะ ON หรือ OFF

วิธีทำ
ก. ไดโอดอยู่ในสภาวะ ON เนื่องจากอาโนดมีศักย์ไฟฟ้าเป็นบวกเมื่อเทียบกับคาโธด
ข. ไดโอดอยู่ในสภาวะ OFF เนื่องจากอาโนดมีศักย์ไฟฟ้าเป็นลบเมื่อเทียบกับคาโธด
ค. ไดโอดอยู่ในสภาวะ OFF เนื่องจากอาโนดมีศักย์ไฟฟ้าเป็นบวกน้อยกว่าคาโธด
ง. ไดโอดอยู่ในสภาวะ ON เนื่องจากอาโนดมีศักย์ไฟฟ้าเป็นบวกมากกว่าคาโธด

รอยต่อ P-N ภายในไดโอด

ไดโอดเกิด จากการนำสารกึ่งตัวนำชนิด n-type และ p-type มาต่อกัน ซึ่งจุดที่สารกึ่งตัวนำทั้งสองสัมผัสกันเรียกว่า รอยต่อ (Junction) โดยรอยต่อนี้จะยอมให้อิเล็กตรอนอิสระที่มีอยู่มากในด้าน n-region เคลื่อนที่ข้ามไปรวมกับโฮลในด้าน p-region ดังแสดงในรูป (ก) และเนื่องจากอิเล็กตรอนจาก n-region เคลื่อนที่ข้ามรอยต่อไปรวมกับโฮลในด้าน p-region จึงทำให้เกิดประจุไฟฟ้าลบใน p-region ขึ้น และทิ้งบริเวณที่อิเล็กตรอนเคลื่อนที่ออกมาจาก n-region ให้เป็นประจุไฟฟ้าบวก ดังแสดงในรูป (ข) จากปรากฏการณ์นี้จึงทำให้พื้นที่หรือชั้นของรอยต่อซึ่งประกอบขึ้นจากประจุ ไฟฟ้าบวกด้านหนึ่ง และประจุไฟฟ้าลบอีกด้านหนึ่ง ซึ่งชั้นของรายต่อที่เกิดขึ้นนี้เรียกว่า "Depletion Region" ซึ่งเมื่อชั้นของรอยต่อเริ่มก่อตัวขึ้นก็จะไปมีผลทำให้ไม่มีการรวมตัว ระหว่างอิเล็กตรอนอิสระ และโฮลข้ามรอยต่ออีกต่อไป กล่าวอีกนัยหนึ่งก็คือ ประจุไฟฟ้าลบใน p-region ที่อยู่ใกล้กับบริเวณรอยต่อจะผลักอิเล็กตรอนอิสระจาก n-region ไม่ให้เข้ามารวมอีก จากปฏิกิริยานี้จะเป็นการป้องกันไม่ให้ Depletion Region ขยายกว้างออกไปอีก
ประจุไฟฟ้าบวก และประจุไฟฟ้าลบที่บริเวณรอยต่อนี้จะมีศักย์ไฟฟ้าสะสมในตัวระดับหนึ่งและ เนื่องด้วยประจุทั้งสองมีขั้วตรงกันข้ามกัน จึงทำให้เกิดความต่างศักย์ไฟฟ้าหรือแรงดันไฟฟ้าปรากฏคร่อมรอยต่อ ซึ่งความต่างศักย์ไฟฟ้านี้มีชื่อเรียกว่า กำแพงศักย์ไฟฟ้า (Barrier Potential) หรือ กำแพงแรงดันไฟฟ้า (Barrier Voltage) ดังแสดงในรูป (ค) โดยขนาดของกำแพงแรงดันไฟฟ้าที่บริเวณรอยต่อ P-N สำหรับซิลิกอนไดโอดจะมีค่าประมาณ 0.7 V และถ้าเป็นของเยอรมันเนียมไดโอดจะมีค่าประมาณ 0.3 V ที่อุณหภูมิห้อง

การไบอัสไดโอด

ด้วยไดโอด เป็นสารกึ่งตัวนำชนิดรอยต่อ P-N ดังนั้นการที่จะทำให้ไดโอดทำงานจะต้องให้ขนาดแรงดันไฟฟ้า และชนิดของขั้วที่ถูกต้องแก่ไดโอด แรงดันไฟฟ้าที่ให้กับไดโอดเรียกว่า แรงดันไบอัส (Bias Voltage) แรงดันไบอัสทำหน้าที่ควบคุมความกว้างของส่วนที่เป็น Depletion Region ซึ่งเป็นความต้านทานที่เกิดขึ้นที่บริเวณรอยต่อ ดังนั้นจึงเสมือนเป็นการควบคุมปริมาณกระแสไฟฟ้าที่จะไหลผ่านไดโอดนั่นเอง

การไบอัสตรงแก่ไดโอด (Forward Biasing a Diode)

การจัดไบ อัสตรงให้กับไดโอด จากที่ทราบมาแล้วว่าการทำงานของไดโอดถูกกำหนดโดยชนิดของขั้วไฟฟ้า จากรูปจะเห็นว่าขั้วลบของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าต่อเข้ากับ n-region และขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าต่อเข้ากับส่วนที่เป็น p-region ของไดโอด อิเล็กตรอนอิสระจะถูกผลักออกจากส่วน n-region เนื่องจากอิทธิพลของขั้วลบของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า และถูกดึงไปยังขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า การไหลของอิเล็กตรอนนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อขนาดของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า มากพอที่จะเอาชนะกำแพงแรงดันที่อยู่ที่บริเวณรอยต่อ ซึ่งสำหรับซิลิกอนไดโอดแรงดันของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าเท่ากับ 0.7 V หรือมากกว่า ในขณะที่เยอรมันเนียมไดโอดจะเท่ากับ 0.3 V หรือมากกว่า

ไดโอดจะยัง คงนำกระแสอยู่ตลอดเวลาถ้ายังได้รับการไบอัสที่ถูกต้องอยู่ ดังแสดงในรูป แสดงทิศทางการไหลของกระแสทางตรง (Forward Current, IF) หรือเป็นกระแสอิเล็กตรอน ซึ่งจะไหลจากขั้วลบของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าไปยัง n-region และ p-region ตามลำดับ จากนั้นจึงไหลต่อไปยังขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า สำหรับการไหลของกระแสโฮลหรือที่เรียกว่า กระแสนิยม (Conventional Current) จะไหนในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการไหลของกระแสอิเล็กตรอน ดังแสดงในรูป (ข) จึงสรุปได้ว่า การไหลของกระแสอิเล็กตรอนจะไหลจากขั้วลบไปยังขั้วบวก ในขณะที่กระแสโฮลหรือกระแสนิยมจะไหลจากขั้วบวกไปยังขั้วลบ การที่ทราบถึงแรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมไดโอด (Si = 0.7 V, Ge = 0.3 V) ขนาดของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าและค่าความต้านทานของวงจรก็สามารถคำนวณหาปริมาณ กระแสทางตรงได้

ตัวอย่าง
จากรูป จงคำนวณหากระแสที่ไหลในวงจร

การให้ไบอัสกลับแก่ไดโอด (Reverse Biasing a Diode)

จาก รูป แสดงการต่อไดโอดแบบไบอัสกลับ โดยการต่อขั้วบวกของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าเข้ากับ n-region และขั้วลบเข้ากับ p-region ของไดโอด การต่อแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าในลักษณะนี้จะทำให้อิเล็กตรอนอิสระใน n-region ถูกดึงให้เคลื่อนที่ไปยังขั้วบวก ในขณะเดียวกันโฮลก็จะถูกดึงจากขั้วลบเช่นกัน จากเหตุผลดังกล่าวจึงส่งผลให้บริเวณ Depletion Region ขยายกว้างมากขึ้น จนทำให้แรงดันไฟฟ้าภายในมีค่าเท่ากับแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าแต่ มีขั้วตรงกันข้าม จึงส่งผลให้ไดโอดไม่นำกระแสไฟฟ้าในที่สุด

กราฟแสดงคุณลักษณะของไดโอด

จากกราฟ แสดงปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านไดโอดเมื่อให้ไบอัสตรง และไบอัสกลับ โดยจุดกึ่งกลางของกราฟเป็นจุดที่แรงดันไฟฟ้า และกระแสไฟฟ้ามีค่าเป็นศูนย์ สำหรับแกนนอนจะแทนด้วยแรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับไดโอด ซึ่งถ้าให้ไบอัสตรง (VF) แรงดันไฟฟ้าจะมีความเป็นบวกมากขึ้นโดยเริ่มจากจุดกึ่งกลางไปทางขวา และถ้าให้ไบอัสกลับ (VR) แรงดันไฟฟ้าจะมีความเป็นลบมากขึ้นโดยเริ่มจากจุดกึ่งกลางไปทางซ้าย สำหรับแกนตั้งจะแทนด้วยกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านไดโอด โดยกระแสทางตรง (IF) จะมีความเป็นบวกมากขึ้น
โดยเริ่มจากจุดกึ่งกลางขึ้นไปด้านบน ของกราฟ และถ้าเป็นกระแสย้อนกลับ (IR) จะมีความเป็นลบมากขึ้นโดยเริ่มจากจุดกึ่งกลางไปทางด้านล่างของกราฟ ซึ่งบริษัทผู้ผลิตจะทดสอบคุณลักษณะของไดโอดโดยการจ่ายกระแสไฟฟ้าค่าต่างๆ ทั้งแบบทางตรง และแบบย้อนกลับให้แก่ไดโอด และจะทำให้ได้เส้นกราฟที่มีความต่อเนื่องที่เรียกว่า เส้นกราฟความสัมพันธ์ระหว่างแรงดัน-กระแส หรือ "V-I Characteristic Curve"

คุณลักษณะของไดโอดเมื่อได้รับการไบอัสตรง (Forward Characteristics)

กราฟส่วนบน ด้านขวาในรูป แสดงถึงกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านไดโอด เมื่อไดโอดได้รับการไบอัสตรง จากรูปขยายจะเห็นว่าขั้วบวกของแหล่งจ่ายไปต่อเข้ากับขั้วอาโนด และขั้วลบของแหล่งจ่ายไปต่อเข้ากับขั้วคาโธดของไดโอด ซึ่งเมื่อแรงดันไบอัสตรงที่ให้กับไดโอดมีขนาดเกินกว่า กำแพงแรงดันไฟฟ้า (Barrier Voltage) ก็จะทำให้ความต้านทานภายในของไดโอดลดลงจนมีค่าเป็นศูนย์ ส่งผลให้กระแสไฟฟ้าทางตรงเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว จะเห็นว่าเส้นกราฟนั้นเริ่มจากจุดกึ่งกลาง และเคลื่อนไปยังด้านที่เป็นไบอัสทางตรงของกราฟ โดยกระแสทางตรงที่ไหลผ่านไดโอดจะมีปริมาณน้อยมาก จนกระทั่งแรงดันไบอัสตรงมีขนาดมากกว่ากำแพงแรงดันภายในของไดโอด ซึ่งถ้าเป็นของซิลิกอนไดโอดจะเท่ากับ 0.7 V และถ้าเป็นเยอรมันเนียมไดโอดจะเท่ากับ 0.3 V และเมื่อแรงดันไบอัสตรงนี้ยังมีขนาดเกินกว่ากำแพงแรงดันไฟฟ้าของไดโอดต่อไป อีก กระแสไฟฟ้าทางตรงที่ไหลผ่านไดโอดก็จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว
จุด ของแรงดันไฟฟ้าที่ทำให้เส้นกราฟชันขึ้นอย่างรวดเร็วนี้มีชื่อเรียกว่า แรงดัน Knee Voltage ซึ่งแรงดันไฟฟ้านี้จะใช้เป็นชื่อเรียกของกำแพงแรงดันไฟฟ้าภายในไดโอดได้อีก ชื่อหนึ่ง ซึ่งมีค่าเท่ากับ 0.7 V สำหรับซิลิกอนไดโอด จากกราฟในรูป จะเห็นว่าถึงแม้กระแสไฟฟ้าทางตรงจะเปลี่ยนแปลงไปมากก็ตาม แต่แรงดันทางตรงที่ตกคร่อมไดโอดก็ยังอยู่ในระดับที่เกือบจะคงที่ นั่นคือ ระหว่าง 0.7 V ถึง 0.75 V

คุณลักษณะของไดโอดเมื่อได้รับการไบอัสกลับ (Reverse Characteristics)

ส่วน ของกราฟส่วนล่างด้านซ้ายในรูป แสดงถึงกระแสไฟฟ้าย้อนกลับที่ไหลผ่านไดโอดเมื่อให้แรงดันไบอัสกลับ จากภาพขยายจะเห็นว่าขั้วลบของแหล่งจ่ายไฟต่อเข้ากับขั้วอาโนด และขั้วบวกต่อเข้ากับขั้วคาโธด ดังนั้น เมื่อป้อนแรงดันไบอัสกลับให้แก่ไดโอดก็จะทำให้กำแพงแรงดันของไดโอดเพิ่มขึ้น จนกระทั่งมีขนาดเท่ากับแรงดันของแหล่งจ่ายไฟภายนอก ซึ่งในกรณีนี้กระแสไฟฟ้าที่จะไหลผ่านไดโอดจึงมีค่าน้อยหรือเกือบเป็นศูนย์ ดังนั้น ไดโอดจึงอยู่ในสภาวะปิด (OFF) หรือเท่ากับไดโอดเปิดสวิตช์นั่นเอง
จาก รูป เส้นกราฟจะเริ่มจากจุดกึ่งกลางไปตามเส้นโค้งทาง Reverse Quadrant จะเห็นได้ว่า กระแสไฟฟ้าย้อนกลับที่ไหลผ่านไดโอดเพิ่มขึ้นน้อยมาก (ประมาณ 100 mA) ซึ่งเส้นกราฟในช่วงนี้แสดงถึงสภาพต้านการไหลของกระแสไฟฟ้าของไดโอด และเนื่องจากกระแสไฟฟ้ารั่วไหล (Leakage Current) ที่เกิดขึ้นนี้มีค่าน้อยจึงไม่นำมาพิจารณา แต่ถ้าแรงดันย้อนกลับ (VR) ยังคงเพิ่มขึ้นจนกระทั่งถึงจุดพัง (Break Down) ของไดโอด ก็จะทำให้เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างทันทีทันใด ซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของกระแสไฟฟ้าอย่างทันทีทันใดนี้ เรียกว่า แรงดันพัง (Breakdown Voltage) ซึ่งจากเส้นกราฟในรูป จะเห็นว่าแรงดันพังของซิลิกอนไดโอดจะมีค่าสูงถึง 50 V