ซีเนอร์ไดโอด เบื้องต้น EP1(ซีเนอร์ไดโอด คือ? คำนวนหากระแสในวงจร)

สวัสดีครับยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง Zimzim DIY
สำหรับวันนี้ ผมจะมาอธิบาย อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ง่ายๆ สไตล์ช่อง Zimzim DIY กันครับ
อุปกรณ์ที่ผมจะพูดถึงในวันนี้มีชื่อว่า Zenor Diode
แล้ว ซีเนอร์ไดโอด คืออะไร
ก่อนอื่นมาดูสัญลักษณ์ ของซีเนอร์ไดโอดกันก่อน มันคล้าย ไดโอด ทั่วไป
ไดโอดทั่วไปนำกระแสได้ทิศทางเดียว ก็คือการ (ไบอัสตรง) ต่อสลับกระแสจะไม่ไหล
แต่ซีเนอร์ไดโอดมันมีความพิเศษ คือ กระแสสามารถที่จะไหลได้ทั้ง 2 ทิศทางโดยที่ตัวมันเองไม่พัง
ถ้ายังนึกภาพไม่ออก ให้นึกถึง ซีเนอร์ไดโอด มันเหมือนกับไดโอดทั่วไปต่อขนานกันแบบกลับหัว
แต่ละตัวมีแรงดันตกคร่อมไม่เท่ากัน
ถ้าหากซีเนอร์ไดโอดตัวนี้ มีแรงดันซีเนอร์ = 12V
และมี แรงดันแหล่งจ่ายไฟ = 10V
ถ้าต่อในลักษณะนี้ จะเป็นเหมือนการ ไบอัสตรงไดโอด A ทำให้ไดโอด A มีแรงดันตกคร่อมอยู่ที่ประมาณ 0.7V เหมือนไดโอดทั่วไป
แต่ถ้ากลับขั้วแหล่งจ่าย ไดโอด A จะไม่นำกระแส(เพราะได้โอดทั่วไปนำกระแสได้ด้านเดียว) ถ้าเราวัดแรงดันตกคร่อมจะได้ 0V
ทีนี้มันก็จะเป็นหน้าที่ของไดโอด B บ้างที่จะนำกระแสแทน แต่ตอนนี้เราวัดแรงดันตกคร่อมไดโอด B ได้ 0V เช่นกันครับ
อ้าวแล้วที่บอกว่า ซีเนอร์ไดโอดมัน นำกระแสได้สองฝั่ง คือยังไง ??
เดี๋ยวผมจะอธิบายอย่างงี้ครับ
ที่มันนำกระแสไม่ได้ก็เพราะว่า แหล่งจ่าย จ่ายแรงดัน ได้ต่ำกว่าแรงดันซีเนอร์ ที่เขาระบุไว้ ทำให้นอกจากไม่มีแรงดันตกคร่อมแล้ว ยังไม่มีกระแสไหลผ่านซีเนอร์ด้วยครับ

แต่เมื่อลองปรับแรงดันแหล่งจ่ายไป ที่ 15V ผ่าน ไดโอด B จะมีแรงดันตกคร่อมตัวมันอยู่ที่ 12V และมีกระแสไหลผ่านวงจร
ซีเนอร์มันก็เหมือนการรวม ไอโอด ทั้ง 2 ตัว รวมไว้ที่ตัวมัน

ทวนอีกครั้งนะครับ
การที่เราไบอัสกลับในหมดนี้ ซีเนอร์ไดโอด จะมีค่าแรงดันพังทลายอยู่ค่าๆหนึ่ง ซึ่งเขาจะเรียกว่า การพังทลายแบบซีเนอร์ หรือ ค่าแรงดันซีเนอร์ หรือ แรงดัน Breakdown
เมื่อเรา มีซีเนอร์ไดโอด ที่มีมีค่าแรงดันซีเนอร์อยู่ที่12V ต่อในลักษณะไบอัสกลับ ถ้ามีแรงดันแหล่งจ่ายไฟประมาณ 12V หรือ มากกว่านั้น กระแสก็จะเริ่มไหลในในวงจรตามทิศทางนี้ เพราะแรงดันแหล่งจ่ายเพียงพอที่จะพังทลาย

แต่ทีนี้เอาใหม่ เราจะเพิ่มแรงดันไฟ 20V ซีเนอร์ไดโอดก็ยัง
ยอมให้กระแสไหลผ่าน และรักษาระดับแรงดันไฟฟ้าอยู่ที่ ประมาณ 12V
หากเราเพิ่มแรงดันแหลงจ่ายขึ้นไปอีก เปน 30V ซีเนอร์ก็ยังทำงานได้ดียังคงรักษาแรงดันอยู่ที่ประมาณ 12V ครับ
เราจะเห็นว่าซ๊เนอร์ไดโอดรักษาระดับแรงดันไฟ ได้อย่างยอดเยี่ยม มากๆ นี่คือขอดีของตัวมันน

กลับมาที่ตัวอย่าง เวลาต่อใช้งานจริงสังเกตุว่าต้องใส่ R ร่วมด้วย เพราะว่า
ซีเนอร์ไดโอด ส่วนใหญ่ทีเห็นในวงจร ก็จะทำงานในระดับ มิลลิแอมป์เท่านั้น ทำงานที่ค่าน้อยมากๆ
แล้วกระแสที่ถูกดรอปลงโดยตัวต้านทานพวกนี้
เราจะทราบและคำนวนหากระแสในวงจรนี้ได้อย่างไร

ผมจะยกตัวอย่างหนึ่งผมมี แรงดันแหล่งจ่ายที่ 15V
อย่างที่ผมบอก ตอนนี้เรารู้ว่าเมื่อป้อนแรงดันถึงค่าBreakdown ในโหมดไบอัสกลับ มันจะมีแรงดันตกคร่อมอยู่ เท่ากับแรงดันซีเนอร์
ซีเนอร์ไดโอด ทำหน้าที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าประมาณ 12V แต่ อาจจะเป็น 12.1 โวล์ต หรือ 11.9 V ก็ได้ก็แล้วแต่กันไป แต่ที่แน่ๆแรงดันมันจะค้อนข้างที่จะคงที่ อยู่แถวๆนี้
แสดงว่าแรงดันข้ามตัวต้านทานที่เหลือ ตรงนี้ ก็ต้องเป้น 3 V เพราะ แรงดันทั้ง 2 ตัวต้องมีผลรวม รวมกันเท่ากับ แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอร์รี่
เราจะเอา 3V นี้แหละครับมาคำนวน
ถ้าหากเราต้องการหาค่ากระแสที่ไหลในวงจร นี้ เราจะใช้ สูตร
I = V/R ดังนั้นเมื่อ 3V / 1000Ohm ก็จะได้เท่ากับ 0.03A หรือ 3mA นั้นเอง นี้คือกระแสที่ไหลในวงจรนี้

หรือเราจะใช้เป็นสูตร I = Vin-Vz/R
ก็จะหาค่ากระแสได้เช่นกัน I = 15-12/1000 ohm
ก็หาค่าได้เหมือนกันครับ
ตอนนี้มีอีกตัวอย่างหนึ่ง
ผมจะต่อ ซีเนอร์ไดโอด ในลักษณะ อนุกรมกันสองตัว โดยมีแรงดันแหล่งจ่าย = 50V ผ่านตัวต้านทาน 1K
แรงดันซีเนอร์ สำหรับแต่ละตัวคือ 12V โจษย์ก็คือ จงหากระแสที่ไหลในวงจรนี้เป็นเท่าใด
ซีเนอร์ต่อในลักษณะไบอัสกลับ เพราะฉะนั้น เแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมไดโอดสองตัวนี้เราจะรวมกันเป็น 12V+12V เพราะฉะนั้นเราจะมีแรงดันตกคร่อมตรงนี้รวม = 24V
เพราะฉะนั้น แรงดันข้ามตัวต้านทานตรงนี้จะเป็นเท่าไหร่ครับ ?? ครับเพื่อนๆ ทายเล่นๆ
24+? รวมเป็น 50V
ได้ 26 ใช่ไหมครับ เพราะแรงดัน้อง เท่ากับแรงดันของแหล่งจ่าย ดังนั้นเมื่อเราจะนำเอาแรงดัน 26V ตรงนี้มา /ด้วย1000ohm ก็จะได้กระแสอยู่ที่ 26mA

หรือถ้าจะใช้สูตรก็คือ I = 50-24/1000 = 0.026A เราก็แปลงเป็น มิลิแอมป์
เราก็จะทราบค่ากระแสที่มันไหลในวงจรได้ครับ
สรุปว่า
* Zernor ไดโอดนำกระแสได้ 2 ทิศทาง(ไบอัสตรง) และ ไบอัสกลับ ถ้าไบอัสตรงทำงานเหมือนไดโอดทั่วไป
ถ้าต่อไปอัสกลับ จะสามารถนำกระแสได้ และรักษาแรงดันให้คงที่เท่ากับ แรงดันของซีเนอร์ตัวนั้นๆ
*ไดโอดธรรมดา ไม่ค่อยทำอะไรได้มากนักส่วนใหญ่ที่เห็นมากกว่า90% ทำหน้าที่ เรกดิฟาย

เด๊่ยวคลิปถัดไป จะเป็นการ อธิบายลงรายละเอียด Detail ซีเนอร์ไดโอดให้ลึกกว่านี้
เช่นพวกกราฟ
แรงดันสูงสุดที่มันรับได้
กระแสสูงสุด ที่มันรับได้
เดี่ยวผมจะพูดถึงในคลิปถัดไป