Una simple pregunta sobre el circuito de transistores y condensadores

Question

Soy nuevo en la electrónica, así que lo que he encontrado útil para un buen proceso de aprendizaje son los ejemplos.

Ahora, estaba estudiando transistores y condensadores, y hasta donde pude entender, un transistor actúa más o menos como una "válvula/interruptor eléctrico" y el condensador almacena corriente hasta que se descarga.

Para probar lo que he aprendido, he hecho el siguiente circuito:

Lo que pensé que haría fue:

1. estando el circuito en la configuración presentada, el LED permanecerá encendido
2. cuando R1 es removido, el transistor ("válvula"?) se cerrará, el condensador se descargará gradualmente, y el LED se desvanecerá

Pero lo que el circuito hace en realidad es

1. en la configuración presentada, el LED se encenderá y se apagará inmediatamente
2. cuando se quita R1, no pasa nada. Al reconectar R1, el LED se iluminará un poco, y luego se apagará. Si cortocircuito el condensador (para descargarlo, puedo decir que esto tal vez no es recomendable), entonces reconecto R1, el paso 1 se repite de nuevo ...

¿Por qué sucede esto? ¿Qué me equivoqué?

PD: el transistor es 2N2222

Answer 1

Primero dibuje el circuito con la potencia positiva en la parte superior, la negativa en la parte inferior, las corrientes de potencia generalmente fluyendo hacia abajo, y las señales alimentándose de izquierda a derecha. Si hace esto, sucederán dos cosas útiles. En primer lugar, muchos circuitos se dibujarán de forma similar la mayor parte del tiempo, y aprenderás a reconocerlos después de un tiempo. En segundo lugar, te confundirás a ti mismo y a cualquier persona a la que le pidas ayuda menos en lo que realmente está pasando y en lo que has conectado donde.

Redibujando el esquema para iluminar mejor el circuito, tenemos:

Es obvio por qué el LED no se enciende, o se enciende por un corto tiempo en el mejor de los casos. Eso es porque está en serie con el condensador C1. Los condensadores bloquean la corriente continua. No puede haber ninguna corriente sostenida a través del LED.

Lo que probablemente pretendía era algo así:

Esto permite que el condensador sea como un pequeño depósito para el LED. Mantendrá el LED encendido durante un corto periodo de tiempo después de que el transistor se apague.

Con este circuito puedes ver cómo una pequeña corriente de base puede controlar una corriente de colector mayor, que es como se utiliza un transistor bipolar para hacer circuitos con ganancia.

Sin embargo, los valores no parecen adecuados para lo que creo que quieres que haga este circuito. La mayoría de los LEDs tienen una capacidad máxima de 20 mA, por lo que R2 debe ser dimensionado para que esto no pueda ser superado. Digamos que es un LED verde y cae 2,1 V a plena corriente, y que el transistor caería otros 200 mV. Eso deja 9,0V - 2,1V - 200mV = 6,7V a través de R2. Por la ley de Ohm, 6,7V / 20mA = 335Ω, que es la mínimo resistencia para mantener la corriente del LED dentro de las especificaciones. Por lo tanto, utilice el siguiente valor común más alto de 360 Ω. Eso todavía resulta en casi 19 mA de corriente LED. Usted no notará la diferencia de brillo entre 19 mA y 20 mA, incluso en una comparación lado a lado.

Otro problema es que no hay suficiente corriente de base para encender el LED de forma fiable hasta su valor máximo. Digamos que la unión B-E cae 600 mV, entonces hay 8,4 V a través de R1, lo que resulta en 84 µA. Digamos que se puede contar con una ganancia de 50, por lo que la corriente mínima del LED es de sólo 4,2 mA. Eso es suficiente para verlo iluminado en tu escritorio, pero no para alcanzar el brillo total. En realidad, es probable que obtengas una ganancia superior a 50, por lo que obtendrás más corriente de LED, pero confiar en eso es un mal diseño.

Trabajemos hacia atrás para ver cuál debe ser R1 para encender completamente el LED. De nuevo asumiremos que el transistor tiene una ganancia de 50, y ya hemos dicho que la corriente máxima del LED es de unos 20 mA. 20mA / 50 = 400µA. Con 8,4 V a través de R1 de arriba y utilizando la ley de Ohm de nuevo, el valor máximo de R1 es 8,4V / 400µA = 21kΩ, por lo que el valor común de 20 kΩ haría de este un circuito agradable y fiable si la intención es encender el LED a pleno brillo.

Answer 2

El LED se ilumina cuando la corriente fluye a través de él. Pero la única manera de que la corriente fluya a través de él en este circuito es a través del condensador. A medida que la corriente fluye a través de un condensador, el voltaje a través del condensador aumenta, hasta que el condensador está completamente cargado y no fluye más corriente. Por eso la luz se enciende y luego se apaga inmediatamente.

La capacitancia es un efecto que limita la tasa de cambio. Una vez que las cosas se han estabilizado, no hay más cambios y no tiene más efecto. Por lo tanto, a largo plazo, en estado estacionario, los condensadores (y los inductores, en realidad) se parecen a lo que son; actúan como uno esperaría que actuaran si supiera cómo están construidos, pero sin saber que la capacitancia o la inductancia existen.

Un condensador es un espacio entre dos conductores. Después de cargarse, se comporta como un circuito abierto. El comportamiento instantáneo es el contrario. Hasta que se carga, un condensador se comporta como un cortocircuito.

En resumen (jaja), tu condensador está en el lugar equivocado. Dependiendo de lo que estés tratando de lograr con él, probablemente debería estar en paralelo con la alimentación de CC, en paralelo con el LED, o eliminado por completo.

Answer 3

Prueba esto en su lugar. Usa tu LED en lugar del diodo que yo usé y puede que necesites ajustar R8 para conseguir que fluya la cantidad correcta de corriente. En esta configuración la corriente fluirá, quita el extremo de R7 que está conectado a 9V y conéctalo a GND, y no tendrás flujo de corriente.

Answer 4

Para simplificar todas las respuestas anteriores.

Una vez que el condensador está completamente cargado, tendrá una alta resistencia y no dejará pasar la corriente. Por lo tanto, con el fin de mantenerlo como un corto de energía de respaldo todo lo que necesita es conectarlo en paralelo a su LED y la resistencia.