NPN + LED
Un petit signal prend le contrôle.
Commande le courant LED avec un petit courant de base.
- NPN · Transistor NPN
- n-type / p-type / n-type. N–P–N décrit trois régions semi-conductrices : type n, type p, type n. Les porteurs majoritaires sont les électrons dans le type n et les trous dans le type p. Ici, un faible courant de base commande celui de la LED.
- LED · Diode électroluminescente (DEL)
- Light-emitting diode. Un semi-conducteur qui émet de la lumière quand un courant direct le traverse. Ici, une résistance limite ce courant.
TABLE D’EXPÉRIENCES
Modifie les réglages du circuit, prédis les mesures puis vérifie un défi. Ce sont des modèles pédagogiques ; chaque leçon explique leurs hypothèses.
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Deux chemins de courant.
Modèle NPN : gain 100, VBE 0,7 V, saturation VCE 0,2 V, LED 2 V. Valeurs supposées.
La base utilise Rb et B–E ; le collecteur utilise Rc, LED et C–E. En saturation, Rc limite le courant.
Difficulté
Construis · Allumer
Active alimentation et base. Obtiens 5–20 mA dans la LED.
Besoin d’un indice ?
Rb = 10 kΩ, Rc = 330 Ω.
Explore · Éteindre
Garde l’alimentation et coupe le signal de base. Le courant LED doit être nul.
Besoin d’un indice ?
La commande de base passe de 5 V à 0 V.
Résous · Commander efficacement
Active la base : saturation, 8–12 mA et courant de base ≤0,20 mA.
Besoin d’un indice ?
Rb = 33 kΩ, Rc = 330 Ω. Prévois une marge de gain dans un vrai montage.
Lectures complémentaires et fiches de circuits
Un petit signal, un autre chemin de puissance
Un faible courant de base d’un NPN commande le courant de collecteur. La LED reçoit son énergie de l’alimentation. Le signal commande le chemin ; il ne crée pas d’énergie. C’est le début de la commande électronique.
Ib ≈ (Vin − 0.7) / Rb; Ic ≤ (5 − 2 − 0.2) / Rc
Rb = 10 kΩ donne environ 0,43 mA de base. Rc = 330 Ω limite le courant saturé de la LED à environ 8,48 mA. La tension collecteur-émetteur vaut environ 0,2 V dans ce modèle.
Le gain n’est pas une promesse
Le modèle utilise un gain de 100 en régime actif. Le gain réel varie selon le composant, le courant et la température. Un interrupteur fiable exige une marge.
Augmenter l’entrée ne suffit plus
En saturation, la résistance de la LED et l’alimentation fixent surtout le courant. Ajouter du courant de base ne multiplie plus celui de la LED par 100.
La masse est une référence commune
Une source de signal séparée demande la bonne référence commune avec le circuit. Sinon, « 5 V à l’entrée » peut ne rien signifier pour le transistor.
Un piège à éviter
Un moteur ou relais n’est pas une grosse LED. Une charge inductive peut produire une surtension à la coupure. Son pilote exige une protection de roue libre et un courant admissible adaptés. Cette protection n’est pas simulée ici.
Le transistor est déjà saturé. Tu diminues Rb. Le courant LED…
- doit doubler
- est surtout limité par Rc
- devient nul
Pour aller plus loin
Le courant de base augmente, mais Rc et la tension disponible limitent déjà le courant de collecteur.
Voyant commandé
Active et coupe le signal de base. Observe les deux courants.
Environ 0,43 mA commande 8,48 mA. Les courants suivent des chemins distincts.
Moins de commande, autant de lumière ?
Réduis le courant de base en gardant Rc.
Environ 0,091 mA suffit encore à saturer ce modèle idéal de gain 100. Ce n’est pas une garantie pour un montage réel.