Транзистор как переключатель

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Две 6-вольтовые батареи.
• Один транзистор NPN - рекомендуются модели 2N2222 или 2N3403 (каталог Radio Shack № 276-1617 представляет собой пакет из пятнадцати транзисторов NPN, идеально подходящих для этого и других экспериментов).
• Один резистор 100 кОм.
• Один резистор 560 Ом.
• Один светодиод (каталог Radio Shack № 276-026 или аналог).

Номиналы резисторов не критичны для этого эксперимента. Также не выбран конкретный светоизлучающий диод (LED).

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 3, глава 4:«Биполярные переходные транзисторы»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Усиление тока биполярного переходного транзистора.

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Красный провод, показанный на схеме (тот, который заканчивается стрелкой, подключенный к одному концу резистора 100 кОм), должен оставаться незакрепленным, так что вы можете на мгновение прикоснуться им к другим точкам в цепи. Резистор) предназначен для оставайтесь свободными, чтобы вы могли на мгновение коснуться им других точек цепи.

Если вы дотронетесь концом незакрепленного провода до любой точки в цепи более положительной, чем она, например, к положительной стороне источника постоянного тока, светодиод должен загореться. Для полного освещения стандартного светодиода требуется 20 мА, поэтому такое поведение должно показаться вам интересным, потому что резистор 100 кОм, к которому прикреплен свободный провод, ограничивает ток через него до гораздо меньшего значения, чем 20 мА.

Максимальное общее напряжение 12 вольт на сопротивлении 100 кОм дает ток всего 0,12 мА или 120 мкА! Соединение, создаваемое прикосновением провода к положительной точке в цепи, проводит намного меньше тока, чем 1 мА, но благодаря усиливающему действию транзистора может управлять намного больший ток через светодиод.

Попробуйте с помощью амперметра подключить свободный провод к положительной стороне источника питания, например:

Возможно, вам придется выбрать наиболее чувствительный диапазон тока на измерителе для измерения этого небольшого расхода. После измерения этого контроля тока, попробуйте измерить ток светодиода ( контролируемый текущий) и сравните величины.

Не удивляйтесь, если вы обнаружите коэффициент, превышающий 200 (контролируемый ток в 200 раз больше, чем управляющий ток)! Как видите, транзистор действует как своего рода переключатель с электрическим управлением, который включает и выключает ток светодиода по команде гораздо меньшего токового сигнала, проходящего через его базовый вывод.

Чтобы дополнительно проиллюстрировать, насколько незначителен управляющий ток, удалите свободный провод из цепи и попробуйте «замкнуть» неподключенный конец резистора 100 кОм к положительному полюсу источника питания двумя пальцами одной руки. Возможно, вам придется намочить кончики этих пальцев, чтобы увеличить проводимость:

Попробуйте изменить контактное давление ваших пальцев с этими двумя точками цепи, чтобы изменить величину сопротивления на пути управляющего тока. Можно ли этим изменить яркость светодиода? Что это говорит о способности транзистора действовать как нечто большее, чем просто переключатель; т.е. как переменная

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Схема с номерами узлов SPICE:

Список соединений (создайте текстовый файл, содержащий следующий текст, дословно):

 Транзистор как переключатель v1 1 0 r1 1 2 100k r2 1 3 560 d1 3 4 mod2 q1 4 2 0 mod1 .model mod1 npn bf =200 .model mod2 d is =1e-28 .dc v1 12 12 1. напечатать dc v (2,0) v (4,0) v (1,2) v (1,3) v (3,4) .end 

В этой модели падение напряжения на резисторе 560 Ом v (1,3) оказывается 10,26 вольт, что указывает на ток светодиода 18,32 мА по закону Ома (I =E / R). R ₁ Падение напряжения (напряжение между узлами 1 и 2) в конечном итоге составляет 11,15 В, что на 100 кОм дает ток всего 111,5 мкА. Очевидно, что очень небольшой ток контролирует гораздо больший ток в этой цепи.

Если вам интересно, is =1e-28 параметр в .model диода Линия предназначена для того, чтобы диод работал больше как светодиод с более высоким прямым падением напряжения.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

• Таблица биполярных переходных транзисторов как переключателей