สวัสดีครับยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง ZimZimDIY
สำหรับวันนี้ผมจะมาแนะนำอุปกรณ์อิเล็กทรอกนิกส์ตัวหนึ่ง
ชื่อว่า SCR
แล้ว SCR คืออะไร ?
SCR ก็คืออุปกรณ์อิเล็กทรอกนิกส์ สารกึ่งตัวนำชนิดหนึ่ง ย่อมาจากคำว่า Silicon-controlled rectifier
ก็แปลเป็นไทยได้ประมาณว่า วงจรเรียงกระแสที่ควบคุมด้วยซิลิคอน
มันจะอยู่ในกลุ่มของ
thyristors ไทริสเตอร์ ซึ่ง ไทริสเตอร์ มันก็คือพวกสารกึ่่งตัวนำ ที่นำมาเรียงตัวกัน 4 ชั้นขึ้นไปจากสารกึ่งตัวนำ2ชนิด
นั้นก็คือ สารกึ่งตัวนำชนิด P แล้วก็สารกึ่งตัวนำชนิด N
ซึ่งเมื่อเรานำสารกึ่งตัวนำทั้งหมด มาชนกัน ก็จะได้พื้นที่ 3 รอยต่อ หรือว่าพื้นที่ PN junction เกิดขึ้น
เขาก็จะต่อขาข้างบน และล่างไปออกไปใช้งาน
ขาข้างบนก็จะเป็น ขา A(anode)
ขาข้างล่างก็จะเป็น ขา K(Cathode)
และอีกขาหนึ่ง ก็จะเป็นขา G(gatte)ต่อระหว่างชั้นที่ 3
แล้วมัน
เหมือนไดโอดไหม ?
นี่คือสัญลักษณ์ของไดโอด และ นี่ก็คือสัญลักษณืของ SCR
สังเกตุว่ามันจะมีขาที่ 3 โผล่ออกมา
ซึ่งปกติไดโอด ทั่วไปจะทำงานได้หรือนำกระแส มาจากการ ต่อขั้วแหล่งจ่ายให้ถูกต้อง และมีแรงดัน ไบอัสตรง ให้กับมันใช่ไหมครับ นั้นก็คือมีแรงดัน อยู่ที่ ประมาณ 0.3 - 0.7 V
ไดโอดถึงจะทำงาน
แต่ SCR ต่อให้มีแรงดันไฟมากกว่า 0.7 V เป็น 110V 220V เป็นพันโวลต์ ต่อคร่อมที่ตัวมัน มันก็ไม่ยอมนำกระแสอยู่ดีครับ
แล้วแทนที่มันจะทำงาน กลับกลายเป็นเราเอง ที่ป้อนแรงดันไฟที่สูงเกินไปอาจจะพังทะลาย SCR ตัวนั้น พังเสียหายไปเลยก็ได้
แล้วอะไรทำให้มันแตกต่างจากไดโอด
การที่มันมีรอยต่อเยอะเกินไปนี่แหละครับ
ไม่ว่าเราจะสลับด้านไหนมันก็ไม่สามารถนำกระแสได้
เพราะฉะนั้น SCR เลยมีขาขา หนึ่งที่เป็นขาไบอัสการทำงานโดยเฉพาะ คล้ายๆทรานซิสเตอร์
แต่เราเรียกมันว่า เป็นการ ทริก
ลักษณะการทริกก็คือ ใช้ตัวต้านทานมาดรอปกระแสจากไฟบวก ให้มันมีค่าน้อยๆ สักประมาณ 18mA ก็ทำงานแล้วครับ
เมื่อมันโดนทริก กระแสส่วนใหญ่ก็สามารถไหลผ่านจากขา A ไปขา K ได้ทันที
ถ้าเพื่อนๆยังมองภาพไม่ออก SCR
มันจะคล้ายๆ กับเรามีพันเฟืองอยู่2ตัว นั้นก็คือ ฟันเฟืองขนาดเล็กวางไว้ตรงนี้ 1 จุด
และก็ฟันเฟืองขนาดที่ใหญ่กว่าวางไว้ตรงนี้อีก 1 จุด
เมื่อเราปล่อยกระแสน้ำมาที่ท่อG
ฟันเฟืองขนาดเล็ก จะไปกระตุ้นฟันเฟืองขนาดใหญ่ ที่ท่อ A ให้หมุน
กระแสน้ำส่วนใหญ่ก็จะไหล จากขั้ว A(anode) ไปที่ขา K(Cathode) ได้อย่างอิสระ
มันก็จะทำงานคล้ายๆแบบเดียวที่ผมพูดนี้แหละครับ แต่เป็นในระบบไฟฟ้า
และเมื่อมันนำกระแสได้สำเร็จ ก็ถือว่ามันทำ หน้าที่ของมันได้อย่าง สมบูรณ์แบบ 100% แล้วแหละครับ
และเพื่อนๆไม่จำเป็นต้องทริกกระแสค้างไว้
เราสามารถ ใส่สวิตซ์ กดติดปล่อยดับ สักตัวก็พอครับ
เพื่อเป็นการกระตุกการทำงาน
ถ้ามาดูที่โครงสร้าง ของชั้นที่ 3 ขณะที่ตัวมันนำกระแสอยู่ สารกึ่งตัวนำชนิด P จะเปลี่ยนไปเป็นสารกึ่งตัวนำชนิด N ชั่วคราว
เพราะฉะนั้นตอนนี้ ทั้ง 3 ชั้น เหมือนกัน
ก็เท่ากับว่าตอนนี้ SCR มันได้กลายเป็น ไดโอด ตัวหนึ่งที่กำลังนำกระแสอยู่
แต่เป็นไดโอดที่มีชั้น N ยาวกว่าไดโอดทั่วไป
SCR ถ้าเราไปใช้กับ AC จะได้ แรงดันออกมาเพียงครึ่งคลื่นเท่านั้น
แต่ถ้าจะนำไปใช้กับ DC ก็จะได้แรงดันไฟบวก ปกติออกมา
ส่วนใหญ่เขาก็เลยนำไปใช้กับงาน DC จึงจะเหมาะสมกว่า
แล้ว วิธีหยุดการนำกระแส ? เราทำได้อย่างไร
ในเมื่อ เวลาเราทริกที่ขา G แล้วตัวมันนำกระแส เราจะมีวิธีที่จะทำให้มันหยุดการทำงานยังไง?
จริงๆแล้วมันมีอยู่ด้วยกัน 3 แบบนะครับ
แบบที่1 ปลดแหล่งจ่าย อาจจะเป็นขั้วบวก ยกมันออก
และแบบที่ 2 อาจจะปลดแหล่งจ่าย จาก ขั้วลบ ยกมันออก
และแบบที่ 3 จะเป็นแบบบายพาสตรง ก็คือจะมีสวิตตัวหนึ่งเอาไว้ ต่อตรง จากขั้ว Aไปถึงขั้วK
และเมื่อเรากดสวิตซ์ กระแสส่วนใหญ่จะเลือกไหลผ่านสวิตซ์ตรงนี้มากกว่า เพราะมันแทบที่จะไม่มีความต้านทานอะไรเลย
ทำให้ SCR มีไฟไม่พอเลี้ยง และกลับไปสู่ สถานะดังเดิม
ข้อดีของมันก็คือ
1.เป็นอุปกรณ์ โซลิดสเตทสวิตซ์ (Solid state Switch) ซึ่งจะไม่มีส่วนหนึ่งส่วนใดเคลื่อนไหว ซึ่งก็เท่ากับว่าไม่มีหน้าคอนแทค
เมื่อไม่มีหน้าคอนแทคก็ไม่มีการอาร์ก เกิดขึ่น
2.ไม่สูญเสียกระแสในการไบอัส สังเกตุว่าจะเป็นการทริกเพียงครั้งเดียว กระแสทั้งหมดก็จะไหล
เรามาดู SCR ตัวจริงกันบ้างครับ
ตัวนี้จะเป็นเบอร์
2N6399 ทนกระแสที่ 12A ถือว่าเป็นตัวยอดนิยมตัวหนึ่งเช่นกัน
จะว่าไป ตัวมันก็ เล็กๆคล้ายๆกับ ทรานซิสเตอร์ อยู่เหมือนกันนะครับ
ตัวนี้ ถ้าไปค้น datasheet
ขาที่ 1 จะเป็นขา K
ขาที่ 2 จะเป็นขา A
และขาที่ 3 จะเป็นขา G
และตัวถังของมันจะเชื่อมต่อกับขาที่2 เป็นขา A เช่นเดียวกัน
ผมจะทำการสาธิต ทดลอง การนำกระแสของ SCR ดูนะครับ
ก่อนอื่นนำ SCR เสียบกับ โฟโต้บอร์ด
และ ผมจะใช้หลอดไฟใส้ เป็นโหลด ในวงจร
ขาหลอด ข้างหนึ่ง ต่อเข้ากับขากลาง หรือขา Anode ของ SCR
แล้วก็ใช้แบตเตอร์รี่ ขนาด 9V พร้อมขั่วถ่าน
ต่อสายไฟบวกเข้ากับ ขาหลอดข้างที่เหลือครับ
หลังจากนั้น นำสายไฟลบ มาเสียบกับขาที่ 1
แล้วก็ใช้สายไฟสีเหลืองอีกเส้นหนึ่ง ต่อจั้มขั้วบวกของแบต เราจะต่ออกมาเป็นขาทริก
และจะลดกระแสด้วยตัวต้านทานขนาด 500ohm
ทีนี้ ผมจะลองทริกดูนะครับ โดยการ นำตัวต้านทานมา มาแตะที่ขา G
ถ้ามันนำกระแสหลอดจะต้องสว่างครับ
นี่ครับ สว่างจริงๆด้วย มันก็จะสว่างต่อเนื่องไปอย่างงี้จนกว่า แรงดันของแหล่งจ่ายจะหมด
หรือ เราจะหยุดการนำกระแสของมัน
วิธีหยุดการนำกระแส อย่างที่ผมบอกไป มีอยู่ 3 แบบ
1. ปลดขั้วบวกของแหล่งจ่าย หลอดไฟมันก็จะดับ
2. ปลดขั้วลบ ของมันก็ได้ หลอดไฟมันก็จะดับเช่นกัน
3. การบายพาสตรง โดยใช้ สายไฟสีเหลือง เพียวๆ ต่อหลังโหลด ต่อคร่อม ระหว่างขั้ว
Anode และขั้ว Cathode
หรือจะใช้ สวิตซ์เพื่อทำการบายพาส ก็ได้เช่นกันนะครับ SCR ก็จะหยุดการนำกระแส
และทั้งหมดนี้ก็คือ SCR แบบคร่าวๆที่ผมพอจะสรุปได้
ขอบคุณเพื่อนๆทุกท่านที่ติดตามรับชมครับ
5 сен 2024
