Transistor como uma chave

PEÇAS E MATERIAIS

• Duas baterias de 6 volts
• Um transistor NPN — modelos 2N2222 ou 2N3403 recomendados (o catálogo Radio Shack # 276-1617 é um pacote de quinze transistores NPN ideais para este e outros experimentos)
• Um resistor de 100 kΩ
• Um resistor de 560 Ω
• Um diodo emissor de luz (catálogo Radio Shack # 276-026 ou equivalente)

Os valores do resistor não são críticos para este experimento. Nem o diodo emissor de luz (LED) específico foi selecionado.

REFERÊNCIAS CRUZADAS

Aulas de circuitos elétricos , Volume 3, capítulo 4:"Transistores de junção bipolar"

OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM

• Amplificação de corrente de um transistor de junção bipolar

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO



ILUSTRAÇÃO





INSTRUÇÕES

O fio vermelho mostrado no diagrama (aquele que termina em uma ponta de seta, conectado a uma extremidade do resistor de 100 kΩ) deve permanecer solto, de modo que você possa tocá-lo momentaneamente em outros pontos do circuito. Resistor) destina-se a permaneça solto, de modo que você possa tocá-lo momentaneamente em outros pontos do circuito.

Se você tocar a extremidade do fio solto em qualquer ponto do circuito mais positivo do que ele, como o lado positivo da fonte de alimentação CC, o LED deve acender. Leva 20 mA para iluminar totalmente um LED padrão, então esse comportamento deve parecer interessante porque o resistor de 100 kΩ ao qual o fio solto está conectado restringe a corrente através dele a um valor bem menor do que 20 mA.

No máximo, uma tensão total de 12 volts em uma resistência de 100 kΩ produz uma corrente de apenas 0,12 mA, ou 120 µA! A conexão feita por você tocar o fio em um ponto positivo no circuito conduz muito menos corrente do que 1 mA, mas através da ação amplificadora do transistor, é capaz de controlar uma corrente muito maior através do LED.

Tente usar um amperímetro para conectar o fio solto ao lado positivo da fonte de alimentação, assim:





Você pode ter que selecionar a faixa de corrente mais sensível no medidor para medir este pequeno fluxo. Depois de medir este controle corrente, tente medir a corrente do LED (o controlado atual) e compare as magnitudes.

Não se surpreenda se você encontrar uma relação acima de 200 (a corrente controlada 200 vezes maior que a corrente de controle)! Como você pode ver, o transistor está agindo como uma espécie de chave controlada eletricamente, ligando e desligando a corrente para o LED ao comando de um sinal de corrente muito menor conduzido através de seu terminal de base.

Para ilustrar ainda mais o quão minúscula é a corrente de controle, remova o fio solto do circuito e tente "conectar" a extremidade desconectada do resistor de 100 kΩ ao pólo positivo da fonte de alimentação com dois dedos de uma mão. Você pode precisar molhar as pontas desses dedos para maximizar a condutividade:





Tente variar a pressão de contato de seus dedos com esses dois pontos no circuito para variar a quantidade de resistência no caminho da corrente de controle. Você pode variar o brilho do LED ao fazer isso? O que isso indica sobre a capacidade do transistor de agir como mais do que apenas um interruptor; ou seja, como uma variável

SIMULAÇÃO DE COMPUTADOR

Esquema com números de nó SPICE:



Netlist (faça um arquivo de texto contendo o seguinte texto, literalmente):

 Transistor como um switch v1 1 0 r1 1 2 100k r2 1 3 560 d1 3 4 mod2 q1 4 2 0 mod1 .model mod1 npn bf =200 .model mod2 d is =1e-28 .dc v1 12 12 1. imprimir dc v (2,0) v (4,0) v (1,2) v (1,3) v (3,4) .end 

Nesta simulação, a queda de tensão no resistor de 560 Ω v (1,3) acabou sendo 10,26 volts, indicando uma corrente do LED de 18,32 mA pela Lei de Ohm (I =E / R). R ₁ A queda de tensão (tensão entre os nós 1 e 2) acaba sendo 11,15 volts, o que em 100 kΩ dá uma corrente de apenas 111,5 µA. Obviamente, uma corrente muito pequena está exercendo controle sobre uma corrente muito maior neste circuito.

Caso você esteja se perguntando, o is =1e-28 parâmetro no .model do diodo A linha está lá para fazer o diodo agir mais como um LED com uma queda de tensão direta mais alta.



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