NPN + світлодіод
Малий сигнал керує струмом.
Керуй струмом світлодіода малим струмом бази.
- NPN · NPN-транзистор
- n-type / p-type / n-type. N–P–N позначає три області напівпровідника: n-типу, p-типу, n-типу. Основні носії в n-області — електрони, у p-області — дірки. Тут малий струм бази керує струмом світлодіода.
- LED · Світлодіод
- Light-emitting diode. Напівпровідникова деталь, що випромінює світло за прямого струму. У цій схемі резистор обмежує цей струм.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИЙ СТІЛ
Змінюй налаштування схеми, передбачай покази та перевіряй розв’язання завдання. Це навчальні моделі; припущення пояснено в кожному уроці.
Увійди, щоб зберігати прогрес. Прогрес гостя зберігається на цьому пристрої.
Два шляхи струму.
Модель NPN: підсилення 100, VBE 0,7 В, насичення VCE 0,2 В, LED 2 В. Це припущення.
Струм бази йде через Rb і B–E; колектора — через Rc, LED і C–E. У насиченні струм обмежує Rc.
Складність
Збери · Увімкни світло
Увімкни живлення й сигнал бази. Струм LED 5–20 мА.
Потрібна підказка?
Rb = 10 кΩ, Rc = 330 Ω.
Досліди · Вимкни світло
Залиш живлення, вимкни сигнал бази. Струм LED має бути нульовим.
Потрібна підказка?
Драйвер бази перемикається між 5 В і 0 В.
Розв’яжи · Керуй ощадливо
Сигнал увімкнено: насичення, 8–12 мА, струм бази ≤0,20 мА.
Потрібна підказка?
Rb = 33 кΩ, Rc = 330 Ω. Реальні схеми потребують запасу підсилення.
Додаткові матеріали та картки схем
Малий сигнал керує окремим силовим шляхом
Малий струм бази NPN-транзистора керує струмом колектора. Світлодіод отримує енергію від живлення. Сигнал бази керує її шляхом, а не створює енергію. Так починається електронне керування.
Ib ≈ (Vin − 0.7) / Rb; Ic ≤ (5 − 2 − 0.2) / Rc
Rb = 10 кОм дає приблизно 0,43 мА бази. Rc = 330 Ом обмежує струм світлодіода при насиченні до приблизно 8,48 мА. Напруга колектор–емітер у моделі — близько 0,2 В.
Підсилення — не гарантія
Модель використовує коефіцієнт 100 в активному режимі. Реальний коефіцієнт залежить від екземпляра, струму й температури. Надійному ключу потрібен запас.
Більше входу вже не допомагає
При насиченні струм світлодіода переважно задають резистор і живлення. Додатковий струм бази вже не множить його на 100.
Земля — спільна точка відліку
Окремому джерелу сигналу потрібна правильна спільна точка відліку з ключем. Інакше «5 В на вході» може нічого не означати для транзистора.
Помилка, якої варто уникати
Двигун чи реле — не просто великий світлодіод. Індуктивне навантаження під час вимкнення створює викид напруги. Драйверу потрібні належний захист і допустимий струм. Тут цей захист не моделюється.
Транзистор уже насичений. Зменшуємо Rb. Струм світлодіода…
- обов’язково подвоїться
- переважно обмежений Rc
- стане нульовим
Читати далі
Струм бази зростає, але Rc та доступна напруга вже обмежують струм колектора.
Керований індикатор
Вимикай і вмикай сигнал бази. Стеж за обома струмами.
Приблизно 0,43 мА керує близько 8,48 мА. Струми йдуть різними шляхами.
Менше керування, те саме світло?
Зменши струм бази, зберігши Rc.
Приблизно 0,091 мА ще дає насичення в ідеальній моделі з підсиленням 100. Реальна схема не має такої гарантії.