หัวต่อ พี- เอ็น

สวัสดีครับก็มีเรื่องราวมาทบทวนความรู้กันอีกเช่นเคย ก็ได้มีโอกาสได้ดูข่าวของไมเคิลแจ็ค สัน ได้เสีย
ชีวิต ถือได้ว่าขาดราชาเพลงร็อกที่ความโดดเด่นมีท่าเต้นเฉพาะตัวไปอีกคน นี่แหละ ชีวิตไม่มีอะไรจีรัง
ยั่งยืน คนที่มีชีวิตอยู่ก็สู้ต่อไป.....
ก็เริ่มทบทวนความรู้กันเลย ถ้าหากเรานำสารกึ่งตัวนำ P และ N มาเชื่อต่อกัน จะเกิดปรากฏการณ์
ใหม่ เพราะโครงสร้างของสาร พี และ เอ็น มีประจุข้างมากไม่เหมือนกัน ชนิด พี ประจุข้างมากคือ โฮล
ชนิด เอ็น ประจุข้างมากคือ อิเลคตรอนอิสระ
เมื่อเรานำสารกึ่งตัวนำชนิด พี และ เอ็น มาต่อกัน อิเลคตรอนอิสระในสารกึ่งตัวนำชนิดเอ็นจะเคลื่อนที่
ข้ามเข้าไปยังสารกึ่งตัวนำชนิดพี และขณะเดียวกันโฮลจากสารกึ่งตัวนำชนิดพี ก็จเคลื่อนที่ข้ามรอยต่อไปยังสาร
กึ่งตัวนำชนิดเอ็น เราเรียกมันเกิดการแพร่ อิเลคตรอนอิสระจะไปรวมตัวกับโฮลในสาร พี ทำให้อะตอมของสารชนิดพี กลายเป็นไอออนลบ เมื่อเราพิจรณาดูทางด้านเอ็น อิเลคตรอนจะเคลื่อนที่ออกจากด้านเอ็น ทำให้อะตอมด้านเอ็น ขาดไปกลายเป็นไอออนบวกขึ้นแทน การเคลื่อนที่ของโฮลและอิเลคตรอนจะดำเนินการไป
เรื่อยๆ จนกระทั้งรอยต่อทางด้านพี มีอิเลคตรอนสะสมมากขึ้น เมื่ออิเลคตรอนมากพอมันก็จะผลักอิเลคตรอน
ตัวอื่นไม่ให้เคลื่อนที่ข้ามรอยต่ออีกต่อไป โฮลก็จะหยุดเคลื่อนที่ ดั่งนั้นตรงรอยต่อหรือ จังชั่น ( Junction )
จะมีสนามไฟฟ้าเล็กๆ ขึ้นมาสนามหนึ่งคอยขัดขวางมิให้เกิดการเคลื่อนที่ของโฮลและอิเลคตรอน เรียกบริเวณ
รอยต่อนี้ว่า การเกิดดีพลีชั่นเรเยี่ยน ( Depletion Region ) หรือ เกิดจังชั่นโพเทนเชี่ยล ( Potential
Junction ) อันเปรียบเสมือนเนินเขาเล็กๆ เนินหนึ่งที่ป้องกันไม่ให้ประจุจากสารพี และประจุจากสารเอ็น
เดินทางมาหากันได้ เมื่อเกิดสภาวะสมดุลขึ้นแล้วเราสามารถทำให้ประจุของโฮลและอิเลคตรอนก็ต่อเมื่อ
เราทำให้ค่าโพเทนเชี่ยล หรือความลาดชันของเนินเขานี้ต่ำน้อยลง แคบลงพอที่จะให้โฮลและอิเลคตรอนเคลื่อนที่
เข้าหากันได้จึงเกิดการถ่ายเทของการะแสไฟฟ้า
เมื่อเราต่อแบตเตอรี่ ขั่วบวกเข้ากับสารกึ่งตัวนำชนิดพี และต่อขั่วลบของแบตเตอรี่ให้สารชนิดเอ็น
ทำให้แรงเคลื่อนที่ไฟฟ้า ( Electromotive force : E ) ของแบตเตอรี่เข้าไปหักล้างกับโพเทนเชี่ยล ทำให้ค่าโพเทนเชี่ยลลดน้อยลง ลักษณะเช่นนี้แล้วกระแสไฟฟ้าก็สามารถเคลื่อนที่ผ่านรอยต่อพี. เอ็น ไปได้หาว่าแรงแรงเคลื่อนที่ของแบตเตอรี่มากกว่าค่าโพเทนเชี่ยล ซึ่งจะมาทบทวนครั้งต่อไป

ความรู้เบื้องต้นสารกึ่งตัวนำ Semiconductor ตอนที่ 3

สวัสดีครับ ! ถึงเวลามา ทบทวนความรู้ กันอีกแล้ว มาเจอะเจอกันเป็นประจำ กับข้อมูลข่าวสาร เพิ่มความรู้ความเข้าใจในหลักการต่างๆ กับสารประเภทสารกึ่งตัวนำ ( Semiconductor ) รู้ไหมครับว่า....ตอนนี้ประเทศคู่แข่งที่น่ากลัวทางธุรกิจประเภทอุสาหกรรมในอาเชียนคือประแทศอะไร.......ซึ่งแต่ก่อนประเทศนี้จะมาเทียบประเทศไทยเราไม่ได้เลยในด้านธุรกิจประเภทอุตสาหกรรมต่างๆ ซึ่งตอนนี้เขาจะแซงเราไปหนิดๆ .....และค่อนไปทางมาก นักลงทุนต่างประเทศไม่กล้าลงทุนในประเทศไทยเพราะอะไร การเมืองหรือเปล่า ...? คนในประเทศขาดความรู้ ความสามารถหรือเปล่า..? ประเทศไม่มีความสงบหรือเปล่า..? ฯลฯ ก็ฝากทุกๆท่านที่อยู่ในประเทศนี้ตอบช่วยตอบคำถามนี้ในใจก็แล้วกัน ส่วนเฉลยดูท้ายบทความครับผม.
เริ่มบทความรู้เราดีกว่า...สารกึงตัวนำมีอยู่ 2 ชนิด คือ 1. สารกึ่งตัวนำชนิด เอ็น ( Negative Type หรือ N-Type ) 2. สารกึ่งตัวนำชนิด พี ( Positive Type หรือ P-Type ) การโด๊ปทำโดยกระบวนการที่เรียกว่า การออกซิเดชั้น จะนำสารซิลิกอน หรือเยอรมันเนียมบริสุทธิ์หลอมละลายด้วยอุณหภุมิ ประมาณ 900-1000 องศา C แล้วเติมสารเจือลงไปเป็นเนื้อเดียวกัน สารที่เติมไปนี้จะมีจำนวนวาเลนซ์อีเล็กตรอน จำนวน 3 และ 5 ตัว
เมื่อเราพิจารณาถึงการเติมสารเข้าไป ถ้าเราเติมสารเจือที่มีจำนวนวาเลนซ์อีเล็คตรอน 5 ตัวลงไป จะทำให้อะตอมของสารเจือตัวหนึ่งเข้าไปยึดเกาะกับอะตอมสารกึ่งตัวนำข้างเคียงในระบบโควาเรนซ์ ในการยึดเกาะหรือรวมตัวกันจะมีในหนึ่งอะตอมจะเหลืออีเล็คตรอนอยู่ 1 ตัวที่ไม่สามารถจับในบอนได้ เป็นอีเล็กตรอนอิสระ สารแบบนี้เรียกว่าสารผู้ให้( Donor )หรือ เรียกสารชนิดนี้ว่า ชนิด เอ็น ( Negative Type, N- Type ) สารเจือพวกนี้ได้แก่ สารหนู ( Arsenic ) พลวง ( Antimony ) ฟอสฟอรัส ( Phosphorus ) เป็นต้น
เมื่อเราเติมสารสารเจือจำนวนอีเล็คตรอนเท่ากับ 3 เข้าสู่การยึดเกาะในโควาเลนซ์แล้วจะทำให้ขาดอีเล็คตรอนไปหนึ่งตัวต่อหนึ่งอะตอม ทำให้เกิดช่องว่างเรียกว่า โฮล ( Hole ) โจะแสดงประจุไฟฟ้าเป็นบวก ลักษณะสารกึ่งตัวนำชนิดนี้จึงสามารถรับอีเล็คตรอน
จากภายนอกได้อีกเพื่อให้จำนวนในบอนด์ครบแปดตัว หรือเรียกว่าผู้รับ ( Acceptor ) เรียกทั่วไปว่า ชนิด พี ( Positive Type ,
P-Type ) สารเจือพวกนี้ได้แก่ อะลูมิเนี่ยม ( Aluminium ) โบรอน (Boron ) แกลเลี่ยม ( Gallium ) และ อินเดียม ( Indium ) เป็นต้น. ส่วนวันนี้ก็คงฝากไว้แค่นี้ก่อน เฉลยคำถามเลยแล้วกัน เวียดนาม , มาเลเชีย จะจริงหรือเปล่าช่วยพิจารณาด้วยครับ....

ความรู้เบื้องต้นสารกึ่งตัวนำ Semiconductor ตอนที่ 2

สวัสดีครับ ก็ไม่ได้ Update นานพอสมควรก็ต้องขออภัยด้วย งานช่วงนี้เยอะๆ ช่วงนี้ไข้หวัดใหญ่ ( H1N1 A )กำลังระบาด
การเดินทางไปใหนมาใหนก็ระวังนิด.....หนึ่ง โดยชุมชนคนเยอะๆ เช่น โรงเรียน ,สถานีขนส่ง , สนามบิน, ห้างสรรพสินค้าทั่วไป ติดตามข่าวสารเป็นประจำ ถ้าหากหลีกเลี่ยงสถานที่ดังกล่าวไม่ได้ควรสวมผ้าปิดจมูก , ล้างมือให้บ่อยขึ้น ก็น่าจะป้องกันได้เบื้องต้น
เริ่ม Update เรื่องของเราเลยแล้วกัน.....
ปัจจุบันบทบาทของสารกึ่งตัวนำมีการนำเอามาใช้งานอย่างกว้างขวาง ธาตุที่นิยมมากคือ เยอรมันเนียม ( Germanium:Ge )
กับ ซิลิกอน ( Silicon :Si ) อะตอมของเยอรมันเนียมมีอิเล็กตรอนทั้งหมด 32 ตัว ส่วนของซิลิกอน มีทั้งหมด 14 ตัว ธาตุทั้ง 2 ชนิดนี้ มีวาเลนซ์อิเล็คตรอนหรืออิเล็คตรอนวงนอกสุดทั้งหมด 4 ตัว โดยรวมตัวกันเป็นผลึกโดยการรวมอะตอมระหว่างกันและกัน หรือ เรียกว่าสภาวะบอนด์ ( Bond ) เมื่อเกิดบอนด์ขึ้นมาแล้วทำให้วาเลนซ์อิเล็คตรอนครบ 8 ตัว สารแต่ละสารนั้นทีลักษณะการรวมตัวไม่เหมือนกัน แต่ของสารกึ่งตัวนำจะมีลักษณะของโควาเลนซ์บอนด์ ซึ่งเป็นบอนด์ที่อะตอมหนึ่งอะตอมจะต้องรวมกันกับอะตอมอื่น
อีก 4 อะตอม เพื่อให้วาเลนซ์อิเล็คตรอนครบ 8 ตัว กล่าวคือบวกกับวาเลนซ์อิเล็กตรอนของตัวเองมีอยู่อีก 4 ตัว การเติมพลังงานหรือการโด๊ป ( Doping ) ปกติสารกึ่งตัวนำไม่มีประโยชน์ทางไฟฟ้าเลย เพราะว่ามันเป็นสารกึ่งตัวนำ
ซึ่งเป็นตัวนำก็ไม่ได้ จะเป็นฉนวนก็เลว แต่มันสามารถเกิดประโยชน์ได้ต่อเมื่อเราเติมสารเจือปนลงไป เพื่อทำให้จำนวนอิเล็คตรอน
( Electron ) หรือจำนวนโฮล ( Hole ) เพิ่มขึ้น อะตอมที่เราเติมเรียกว่าสารเจือ ( Impurity ) การเติมสารเจือลงไปเราเรียกว่าการ
โด๊ป (Doping ) สารกึ่งตัวนำบริสุทธิ์(Intrinsic semiconductor ) เมื่อโดนโด๊ปแล้วจะได้เป็นเป็นสารกึ่งตัวนำที่ไม่บริสุทธิ์
( Extrinsic semiconductor ) หรือเรียกอีกอย่างว่า สารกึ่งตัวนำเจือสารเจือ ( Impurity semiconductor )
สารกึ่งตัวนำไม่บริสุทธ์ ( Extrinsic semiconductor ) มีอยู่ 2 ชนิด คือ ชนิด พี ( P ) และ เอ็น ( N )จะกล่าวในครั้งต่อไป
สำหรับวันนี้ก็คงแค่นี้ก่อนนะครับ...............

สวัสดีครับ ! วันนี้มีความรู้พื้นฐานทางอิเล็กฯ ตามเคยให้พี่ๆ,เพื่อนๆ,น้องๆ ได้ทบทวนความรู้ที่เคยเรียนมา
( คืนอาจารย์เกือบหมดแล้ว ! ) เริ่มกันเลยแล้วกัน
สารกึ่งตันำได้พัฒนาตั่งแต่ปี ค.ศ 1945 เป็นต้นมา จากการทดลองของ บ. เบล เทลีโฟน วิศวกรชื่อ
จอนห์น บาร์ดีน และ วิลเลี่ยม ช็อกเลย์ ได้ค้นพบสารกึ่งตัวนำ สามารถเรียงกระแสไฟฟ้าสลับเป็น
กระแสไฟฟ้าตรง
เนื่องด้วยสารสสารทุกชนิดประกอบขึ้นจากอนุภาคเล็กๆ ที่เราเรียกว่าอะตอม ( Atom ) ในอะตอม
ประกอบไปด้วย โปรตอน นิวตอน และ อิเล็กตรอน โดยมีโปรตอนกับนิตรอนจะอยู่ภายในนิวเครียส
จำนวนโปรตอนจะพอดีกับจำนวนอิเล็กตรอนชึ่งวิ่งวนอยู่รอบๆนิวเครียส เนื่องจากการที่อิเล็กตรอนวิ่ง
รอบนิวเคลียสนี้เองจะเกิดแรงหนีศูนย์ ชึ่งจะคล้าย ระบบสุริยะ จักรวาลของเรานั้นเอง ชั้นของวง
โคจรจะมีอิเล็คตรอนจำนวนที่ไม่เท่ากัน อิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้กับนิวเครียสจะมีระดับพลังงานต่ำ
อันเนื่องจากนิวเครียสดึงดูดได้มาก แต่ถ้าวงไกลออกไปจะมีระดับพลังานสูง สามารถเอาพลังาน
จากภายนอกมาผลักดัน อิเล็คตรอนให้เคลื่อนที่ไปได้สะดวก การเคลื่อนที่ของอิเล็คตรอนก็คือการใหล
ของกระแสไฟฟ้านั้นเอง อิเล็คตรอนวงนอกสุดเรียกว่า วาเลนซ์อิเล็กตรอน ดังนั้นถ้าจะแยกตามทฤษฎี
แถบพลังงานแบ่งออกเป็น 2 ลักษณะใหญ่ๆ คือ ฉนวน และตัวนำ
ฉนวน คือ สสารที่เราส่งผ่านพลังานไฟฟ้าเข้าไปแล้วทำให้วาเลนซ์อิเคตรอนหลุดออกจากวงโคจรได้อยากหรือ
เคลื่อนที่ออกจากอะตอมนั้นได้อยาก เนื่องจากมีแถบพลังงานช่องว่างมาก( ในอุดมคติ )
สารกึ่งตัวนำ เป็นธาตุอย่างหนึ่ง ที่ได้มาจากการโด๊ป ( Doping ) โดยเติมสารเจือ ( Impurity )เข้าไป
เพื่อเพิ่มจำนวนอิเล็คตรอน( Electron ) หรือ จำนวนของโฮล ( Hole ) ให้เพิ่มขึ้น ทำให้นำกระแสทาง
ไฟฟ้าในระดับที่ต้องการ ( ขึ้นอยู่กับการออกแบบโครงสร้างภายใน )

ตัวนำ คือ สสารที่เราส่งผ่านพลังานไฟฟ้าเข้าไปแล้วทำให้วาเลนซ์อิเคตรอนหลุดออกจากวงโคจรได้ง่ายหรือ
เคลื่อนที่ออกจากอะตอมนั้นได้ง่าย เนื่องจากมีแถบพลังงานช่องว่างแคบหรือน้อย( ในอุดมคติ )
ก็ ...ประมาณนี้ก่อนนะครับ โปรดติดตามตอนต่อไป