Los transistores son difíciles de envolver mi cabeza alrededor de las leyes

Question

Cuando yo era más joven jugaba con micro controladores y se trasladó a la programación. Me decidí a jugar con los circuitos de nuevo, y un par de cosas que no son de hacer clic.

Específicamente, no estoy muy seguro de cómo exactamente los transistores de efecto de circuitos en lo que respecta a la tensión y la corriente. Cuando trato de averiguar, creo que de a través de la lente de cómo una resistencia a los efectos de la naturaleza del circuito, es este un defecto de perspectiva?

Por ejemplo, cuando se utiliza un transistor NPN como un interruptor de circuito con un LED. La base de este transistor está conectado a una fuente de energía que la del LED. El LED es de una fuente de 9V, y los transistores de la base es de 1V de la fuente de energía. El transistor tiene una 1k Ohm resistor, sin embargo parece que no necesito ninguna resistencia para el LED, a pesar de venir de una fuente de 9V? El LED tiene un voltaje máximo de 2 V y una corriente máxima de 20 ma.

Estoy seguro de cómo el LED no está soplando, y también estoy seguro de cómo el actual es sólo el 18.6 mA.

Aquí es un esquema de la situación en la que estoy describiendo: Quizás me he perdido algo básico, lo que los hace difícil de entender. Si ese es el caso, le agradecería que se apunta en la dirección correcta. Ya que soy relativamente nuevo, es difícil pensar en qué términos de búsqueda para el uso con el fin de obtener resultados precisos.

Gracias.

Edit: Wow, muy buenas respuestas. Me gustaría poder marcarlos todos correctos. Voy a marcar la respuesta más sencilla debido a esto ayudó con la inicial de comprender, pero a nadie se topan con esta pregunta, las respuestas a ayudar a darle una dirección más profunda.

Answer 1

Hay que recordar que un transistor es una especie de "válvula". Permite una cantidad de corriente entre colector y emisor, que es \$H_{fe}\$ veces más grande que la corriente que pasa a través de la base del transistor.

En su ejemplo, \ $H_{fe}\$ es aparentemente \$100\$. La corriente de base es sólo \$186\mu{A}\$ por lo que el colector de corriente no podrá exceder \$18.6\mu{A}\$. (Por supuesto puede ser menor que si el actual no está disponible, momento en el que el transistor está saturado.)

Como se puede esperar que el LED deje caer sobre el \$2V\$ a través de ella. El resto de \$7V\$ desde el \$9V\$ suministro se interrumpe a través de \$V_{ce}\$.

Así que en este caso el transistor no está actuando como un interruptor, pero como lineal regulador de corriente.

Sin embargo, no es una muy buena desde el \$H_{fe}\$ de los transistores es en realidad una muy vaga valor. Si quería un limitador de corriente, el circuito de abajo es mejor y se basa en una resistencia de valor para establecer el actual.

$$ I = 0.7/R1 $$

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Answer 2

El truco aquí es darse cuenta de que los transistores (esencialmente) trabajo en uno de dos modos: lineal y saturados. Cuando se utilizan como interruptores, como es generalmente el caso, tienen un muy bajo colector-emisor de voltaje y alta corriente de base - o, para decirlo de otra manera, que el trabajo con baja ganancia. Bajo estas condiciones, el colector de corriente puede variar un poco con no mucho cambio en Vce. A su vez, esto significa que el colector de corriente debe ser controlado, y en los LED de los circuitos normalmente, esto se hace mediante la adición de una resistencia en serie para limitar la corriente.

Sin embargo, hay otro modo de llamada en el modo lineal, que se caracteriza por Vce mayor que la base-emisor de voltaje y el aumento de las ganancias, por lo general en exceso de 100. Cuando se opera en estos niveles, colector de corriente se establece por el producto de la corriente de base y la ganancia, y las variaciones en Vce tendrá poco efecto sobre el colector de corriente. En otras palabras, el transistor va a actuar como un amplificador de corriente.

En el circuito que he mostrado, 186 uA es lo suficientemente pequeño para que, en una ganancia de 100, y teniendo en cuenta la caída de voltaje del LED, el transistor está funcionando con 7 voltios Vce, lo que significa que está en modo lineal. Efectivamente es proporcionar la caída de tensión que se tendría que "normalmente" se realiza mediante una resistencia en serie con el LED.

Esto tiene pros y los minusses. Por un lado, hace que para un circuito simple. No hay necesidad de una resistencia extra. El lado negativo es que el transistor disipa más potencia de lo que sería el caso. Esto no es realmente un problema, en este caso particular, ya que la potencia total es de sólo 130 mW, y casi cualquier transistor puede manejar. Si el transistor fueron conducidos a la saturación de Vce estaría en el orden de 0,2 voltios, y el transistor (en el mismo nivel actual) solo se disipan alrededor de 4 mW, con una resistencia a la caída de las otras 126 mW. En general, es más barato para disipar la energía con resistencias en lugar de transistores.

¿Por qué no hacerlo de manera "normal" como lo has hecho? Debido a que los transistores de mostrar de ancho (3:1 o superior), las variaciones en la ganancia. Así que si usted conduce un montón de LEDs con su circuito, casi con toda seguridad muestran amplias variaciones en el brillo. Además de, por supuesto, las grandes variaciones en la disipación de energía.

No dejes que los modelos de engañar. La simulación utiliza un nominal valor de ganancia de 100, y esto es perfectamente adecuada a partir de la asunción al modelado de un circuito. Pero no es algo que se puede contar en el mundo real. Usted necesita leer las hojas de datos, y mantener una estrecha vigilancia sobre la diferencia entre "típica" figuras y max/min.

EDICIÓN Y nota que me dijo "esencialmente". Sí, hay un intermedio condición. Para un determinado colector de corriente y la variación de la base de corrientes, como Vce es baja (alrededor de 1 voltio) existe una región de transición, donde la ganancia comienza a caer. Pero la ganancia varía de todos modos, tanto con la corriente y el voltaje.

Answer 3

El Transistor se han mostrado tiene una ganancia actual de 100. Así, desde su base actual es limitada, el colector de corriente está limitada por la corriente lineal de la ganancia de 100,

Sin embargo, por lo general, el uso de los transistores como interruptores de LEDs donde la ganancia actual de las gotas hacia el 10 en la calificación Vce(sat). ( generalmente hFE comienza a reducir por debajo de Vce=2). Así que el mejor diseño satura la base de diodo emisor con 10% a un 5% de la corriente de carga ( es decir, de 2 a 1) y, a continuación, utilizar un coleccionista de la serie Rc para proporcionar la caída de tensión y el límite de la corriente.

Con estos supuestos de Ic=20mA, Vf=2V, V+=9V entonces Vce=0.5 V @ Ib=5%Ic o Ic/Ib=20 por lo tanto V(Rc)=(9-2-0.5)[V] /20 [mA]= 325 Ohmios

Si uno quería más LEDs de 9V bat, usted podría ser capaz de soportar 4 en serie con algunos más amplia variación en el brillo de la batería cae a 8.5 V o 3 en serie para menos variación y calcular un menor valor de Rc. (9-3*2.0 V-0.5 V)/20mA = 125 Ohmios

Answer 4

Aquí es el método gráfico para predecir el comportamiento del transistor más resistor LED plus

^{simular este circuito – Esquema creado mediante CircuitLab}

Answer 5

"En concreto, no estoy muy seguro de cómo exactamente los transistores de efecto de circuitos en lo que respecta a la tensión y la corriente. Cuando trato de averiguar, creo que de a través de la lente de cómo una resistencia a los efectos de la naturaleza del circuito, es este un defecto de perspectiva?"

Sí puedo ver la confusión aquí. Tal vez Si me explicado los transistores función visto desde "el flujo de electrones de la teoría", así como "convencionales (también conocido como agujero de flujo thoery)"

La teoría convencional:

Un Transresistor (que ahora se llama transistor) la función es variar la caída de voltaje en el colector y emisor con un pequeño voltaje aplicado a la base.

El Flujo de electrones de la teoría:

Un transistor de la función es variar un mayor corriente a través del colector al emisor de cruce con una corriente menor a través de la base al emisor de uniones.

Esperemos que aclara la confusión.