NPN + LED

小信号控制大电流。

用较小的基极电流控制LED电流。

打开互动实验

NPN · NPN 型晶体管: n-type / p-type / n-type. N–P–N 表示三个半导体区域：n 型、p 型、n 型。n 型的多数载流子是电子，p 型的是空穴。这里用小基极电流控制 LED 电流。
LED · 发光二极管: Light-emitting diode. 正向电流流过时会发光的半导体元件。在本电路中，电阻负责限制电流。

实验台

改变电路设置，预测读数，再检查挑战结果。这些是教学模型，每课都会说明模型的假设。

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两条电流路径。

简化NPN：增益100，VBE 0.7 V，饱和VCE 0.2 V，LED 2 V。这些是模型假设。

基极电流经过Rb和B–E；集电极电流经过Rc、LED和C–E。饱和时Rc限制电流。

难度

搭建 · 点亮
开启电源和基极信号。LED电流为5–20 mA。
需要提示？
Rb = 10 kΩ，Rc = 330 Ω。
探索 · 熄灭
保持电源开启，关闭基极信号。LED电流应为零。
需要提示？
基极驱动在5 V和0 V之间切换。
独立解题 · 高效控制
打开信号：达到饱和，LED为8–12 mA，基极≤0.20 mA。
需要提示？
Rb = 33 kΩ，Rc = 330 Ω。实际设计需为增益变化留出余量。

延伸阅读与电路配方

NPN 晶体管的小基极电流可以控制集电极电流。LED 的能量来自电源。基极信号控制能量的路径，并不创造能量。这就是电子控制的起点。

Ib ≈ (Vin − 0.7) / Rb; Ic ≤ (5 − 2 − 0.2) / Rc

Rb = 10 kΩ 时，基极电流约 0.43 mA。Rc = 330 Ω 将饱和 LED 电流限制在约 8.48 mA。模型的集电极—发射极电压约为 0.2 V。

模型在放大区使用增益 100。真实增益随器件、电流和温度变化，可靠的开关设计需要裕量。

饱和后，LED 电流主要由电源和串联电阻决定。继续增大基极电流，不会始终得到其 100 倍的 LED 电流。

独立信号源需要与开关电路建立正确的公共参考。否则，“输入 5 V”对晶体管可能毫无意义。

电机或继电器不只是更大的 LED。感性负载关断时可能产生高压，驱动器需要合适的续流保护和电流额定值。本实验不模拟这种保护。

关闭再打开基极信号，观察两路电流。

约 0.43 mA 控制约 8.48 mA。两路电流走不同的路径。

保持 Rc 不变，减小基极电流。

在增益为 100 的理想模型中，约 0.091 mA 仍可使其饱和。真实开关电路不保证如此。