Een Transistor Gebruiken als Elektrisch Gestuurde Schakelaar

ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Twee 6‑V batterijen
• Eén NPN transistor (2N2222 of 2N3403 aanbevolen; Radio Shack catalogus #276‑1617 biedt een pak van vijftien)
• Eén 100 kΩ weerstand
• Eén 560 Ω weerstand
• Eén LED (Radio Shack catalogus #276‑026 of elke standaard LED)

Weerstandswaarden en het specifieke LED type zijn niet kritiek voor de demonstratie.

NASLAGWERKEN

Lessons In Electric Circuits, Volume 3, Hoofdstuk 4: "Bipolar Junction Transistors."

LEERDOELEN

• Stroomversterking in een bipolaire transistor begrijpen.

SCHEMA

ILLUSTRATIE

INSTRUCTIES

Het diagram toont een rode draad die eindigt in een pijl en verbindt met één einde van de 100 kΩ weerstand. Laat deze draad los zodat u hem kortstondig aan andere punten in de schakeling kunt aanraken.

Raak het vrije einde van de rode draad aan elk punt dat positiever is dan het — meest voorkomend de positieve pool van de DC voeding. De LED zal oplichten zelfs al de 100 kΩ weerstand de stroom beperkt tot slechts ongeveer 0,12 mA (12 V ÷ 100 kΩ). Dit illustreert hoe een kleine basisstroom een veel grotere collectorstroom kan sturen.

Om het effect te kwantificeren, gebruik een ammeter in serie met de rode draad en sluit hem aan op de positieve voeding:

Kies het meest gevoelige bereik op de meter om de kleine basisstroom te lezen. Meet vervolgens de LED stroom en vergelijk de twee waarden. U zult typisch een stroomversterking groter dan 200 vinden, wat de rol van de transistor als elektrisch gestuurde schakelaar bevestigt.

Voor een praktische demonstratie, verwijder de losse draad en probeer het vrije einde van de 100 kΩ weerstand met twee vingers aan de positieve pool van de voeding te bruggen. Natte vingertoppen kunnen de geleiding verbeteren. Variëer de druk van uw contact om de weerstand in het basispad te veranderen; observeer hoe de LED helderheid verandert. Dit toont de mogelijkheid van de transistor om als variabele stroomsturing te fungeren, niet alleen als binaire schakelaar.

COMPUTERSIMULATIE

Schema met SPICE knoopnummers:

Netlist (kopieer de volgende tekst in een .cir bestand):

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

Simulatieresultaten: De spanningsval over de 560 Ω weerstand (v(1,3)) is 10,26 V, overeenkomend met een LED stroom van 18,32 mA. De 100 kΩ weerstand ervaart een val van 11,15 V, wat slechts 111,5 µA basisstroom oplevert — wat de versterkingscapaciteit van de transistor benadrukt.

De diode model parameter is=1e-28 simuleert de hogere voorwaartsspanningsval van een LED.

GERELATEERD WERKBLAD

• Bipolaire Transistoren als Schakelaars Werkblad