NPN + LED
작은 신호로 제어해요.
작은 베이스 전류로LED 전류를 제어하세요.
- NPN · NPN 트랜지스터
- n-type / p-type / n-type. N–P–N은 n형, p형, n형의 세 반도체 영역을 나타냅니다. n형의 다수 운반자는 전자, p형은 정공입니다. 여기서는 작은 베이스 전류로 LED 전류를 제어합니다.
- LED · 발광 다이오드
- Light-emitting diode. 순방향 전류가 흐르면 빛을 내는 반도체 부품입니다. 이 회로에서는 저항이 전류를 제한합니다.
실험대
회로 설정을 바꾸고 측정값을 예상한 뒤 과제를 확인하세요. 학습용 모델이며 각 수업에서 가정을 설명합니다.
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두 개의 전류 경로.
간단한NPN 모델: 이득100, VBE 0.7 V, 포화VCE 0.2 V, LED 2 V. 가정한 값입니다.
베이스 전류는Rb와B–E, 컬렉터 전류는Rc와LED와C–E를 지납니다. 포화 상태에서는Rc가 전류를 제한합니다.
난이도
만들기 · 켜기
전원과 베이스 신호를 켜고LED 전류5–20 mA를 만드세요.
힌트가 필요한가요?
Rb = 10 kΩ, Rc = 330 Ω.
탐구하기 · 끄기
전원은 켜둔 채 베이스 신호를 끄세요. LED 전류는0이어야 합니다.
힌트가 필요한가요?
베이스 드라이버는5 V와0 V 사이를 전환합니다.
스스로 풀기 · 효율적 제어
신호를 켜세요. 포화,8–12 mA, 베이스 전류≤0.20 mA.
힌트가 필요한가요?
Rb = 33 kΩ, Rc = 330 Ω. 실제 설계에는 이득 변화에 대한 여유가 필요합니다.
추가 읽기와 회로 레시피
작은 신호, 별도의 전력 경로
NPN의 작은 베이스 전류가 컬렉터 전류를 제어합니다. LED 에너지는 전원에서 옵니다. 베이스 신호는 에너지 경로를 제어하며 에너지를 만들지는 않습니다. 전자 제어의 출발점입니다.
Ib ≈ (Vin − 0.7) / Rb; Ic ≤ (5 − 2 − 0.2) / Rc
Rb = 10 kΩ이면 베이스 전류는 약 0.43 mA입니다. Rc = 330 Ω이 포화 LED 전류를 약 8.48 mA로 제한합니다. 모델의 컬렉터–이미터 전압은 약 0.2 V입니다.
이득은 보장이 아니에요
모델은 활성 영역에서 이득 100을 씁니다. 실제 이득은 부품, 전류, 온도에 따라 달라집니다. 신뢰할 수 있는 스위치에는 여유가 필요합니다.
입력을 늘려도 한계가 있어요
포화되면 LED 전류는 주로 저항과 전원으로 정해집니다. 베이스 전류를 늘린다고 LED 전류가 계속 그 100배가 되지는 않습니다.
접지는 공통 기준이에요
별도 신호원에는 스위칭 회로와 올바른 공통 기준이 필요합니다. 없으면 ‘입력 5 V’가 트랜지스터에는 의미가 없을 수 있습니다.
피하면 좋은 함정
모터나 릴레이는 큰 LED가 아닙니다. 유도성 부하는 끌 때 높은 전압을 만들 수 있습니다. 적절한 플라이백 보호와 전류 정격이 필요합니다. 이 보호는 여기서 시뮬레이션하지 않습니다.
이미 포화된 상태에서 Rb를 줄이면 LED 전류는…
- 반드시 두 배가 돼요
- 주로 Rc에 의해 제한돼요
- 0이 돼요
더 읽기
베이스 전류는 늘지만 Rc와 가용 전압이 이미 컬렉터 전류를 제한합니다.
신호 제어 표시등
베이스 신호를 껐다 켜며 두 전류를 관찰하세요.
약 0.43 mA가 약 8.48 mA를 제어합니다. 두 전류는 다른 경로를 흐릅니다.
구동은 줄여도 밝기는 같을까요?
Rc를 유지하고 베이스 전류를 줄이세요.
이득 100의 이상적인 모델에서는 약 0.091 mA로도 포화됩니다. 실제 스위치 회로에서 보장되는 설계는 아닙니다.