Transistor als switch

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Twee 6-volt batterijen
• Eén NPN-transistor - modellen 2N2222 of 2N3403 aanbevolen (Radio Shack-catalogus # 276-1617 is een pakket van vijftien NPN-transistoren, ideaal voor deze en andere experimenten)
• Eén weerstand van 100 kΩ
• Eén weerstand van 560
• Eén lichtgevende diode (Radio Shack-catalogus # 276-026 of gelijkwaardig)

Weerstandswaarden zijn niet kritisch voor dit experiment. Evenmin is de specifieke lichtgevende diode (LED) geselecteerd.

KRUISVERWIJZINGEN

Lessen in elektrische circuits , Volume 3, hoofdstuk 4:"Bipolaire junctietransistoren"

LEERDOELSTELLINGEN

• Huidige versterking van een bipolaire junctietransistor

SCHEMATISCH DIAGRAM

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

De rode draad die in het diagram wordt getoond (degene die eindigt in een pijlpunt, verbonden met het ene uiteinde van de 100 kΩ-weerstand) is bedoeld om los te blijven, zodat u deze tijdelijk kunt aanraken met andere punten in de circuit.weerstand) is bedoeld om blijven los, zodat u het even kunt aanraken op andere punten in het circuit.

Als u het uiteinde van de losse draad aanraakt op een punt in het circuit dat positiever is dan het, zoals de positieve kant van de gelijkstroombron, moet de LED oplichten. Er is 20 mA nodig om een ​​standaard-LED volledig te verlichten, dus dit gedrag zou u interessant moeten lijken, omdat de weerstand van 100 kΩ waaraan de losse draad is bevestigd, de stroom erdoorheen beperkt tot een veel lagere waarde dan 20 mA.

Hoogstens levert een totale spanning van 12 volt over een weerstand van 100 kΩ een stroom op van slechts 0,12 mA, ofwel 120 µA! De verbinding die wordt gemaakt door de draad aan te raken met een positief punt in het circuit, geleidt veel minder stroom dan 1 mA, maar kan door de versterkende werking van de transistor controle een veel grotere stroom door de LED.

Probeer een ampèremeter te gebruiken om de losse draad aan te sluiten op de positieve kant van de stroombron, als volgt:

Mogelijk moet u het meest gevoelige stroombereik op de meter selecteren om deze kleine stroom te meten. Na het meten van deze controle stroom, probeer de stroom van de LED te meten (de gecontroleerde stroom) en magnitudes vergelijken.

Wees niet verbaasd als u een verhouding van meer dan 200 vindt (de regelstroom 200 keer zo groot als de regelstroom)! Zoals je kunt zien, fungeert de transistor als een soort elektrisch gestuurde schakelaar, die de stroom naar de LED in- en uitschakelt op commando van een veel kleiner stroomsignaal dat door de basisterminal wordt geleid.

Om verder te illustreren hoe minuscuul de stuurstroom is, verwijdert u de losse draad van het circuit en probeert u het niet-aangesloten uiteinde van de 100 kΩ-weerstand te "overbruggen" naar de positieve pool van de stroombron met twee vingers van één hand. Mogelijk moet u de uiteinden van die vingers nat maken om de geleidbaarheid te maximaliseren:

Probeer de contactdruk van uw vingers te variëren met deze twee punten in het circuit om de hoeveelheid weerstand in het pad van de regelende stroom te variëren. Kun je daarmee de helderheid van de LED variëren? Wat geeft dit aan over het vermogen van de transistor om als meer dan alleen een schakelaar te fungeren; d.w.z. als een variabele

COMPUTERSIMULATIE

Schema met SPICE-knooppuntnummers:

Netlijst (maak een tekstbestand met de volgende tekst, letterlijk):

Transistor als schakelaar 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 . print dc v(2,0) v(4,0) v(1,2) v(1,3) v(3,4) .end 

In deze simulatie is de spanningsval over de 560 Ω weerstand v(1,3) blijkt 10,26 volt te zijn, wat een LED-stroom van 18,32 mA aangeeft volgens de wet van Ohm (I=E/R). R₁ De spanningsval (spanning tussen knooppunten 1 en 2) komt uit op 11,15 volt, wat over 100 kΩ een stroom geeft van slechts 111,5 µA. Het is duidelijk dat een zeer kleine stroom controle uitoefent over een veel grotere stroom in dit circuit.

Voor het geval je het je afvroeg, de is=1e-28 parameter in het .model van de diode lijn is er om de diode meer als een LED te laten werken met een hogere voorwaartse spanningsval.

GERELATEERD WERKBLAD:

• Werkblad Bipolaire junctietransistoren als schakelaars