Εξαρτήματα ηλεκτρονικών: Χρησιμοποιήστε ένα τρανζίστορ ως διακόπτη

Μια από τις πιο συνηθισμένες χρήσεις για τα τρανζίστορ σε ένα ηλεκτρονικό κύκλωμα είναι απλά διακόπτες. Εν ολίγοις, ένα τρανζίστορ διεξάγει ρεύμα κατά μήκος της διαδρομής του συλλέκτη-εκπομπού μόνο όταν εφαρμόζεται τάση στη βάση. Όταν δεν υπάρχει τάση βάσης, ο διακόπτης είναι απενεργοποιημένος. Όταν υπάρχει τάση βάσης, ο διακόπτης είναι ενεργοποιημένος.

Σε έναν ιδανικό διακόπτη, το τρανζίστορ πρέπει να βρίσκεται σε μία μόνο από τις δύο καταστάσεις: απενεργοποιημένη ή ενεργοποιημένη. Το τρανζίστορ είναι απενεργοποιημένο όταν δεν υπάρχει τάση πόλωσης ή όταν η τάση πόλωσης είναι μικρότερη από 0. 7 V. Ο διακόπτης ανάβει όταν η βάση είναι κορεσμένη, έτσι ώστε το ρεύμα συλλέκτη να μπορεί να ρέει χωρίς περιορισμούς.

Αυτό είναι ένα σχηματικό διάγραμμα για ένα κύκλωμα που χρησιμοποιεί ένα τρανζίστορ NPN ως διακόπτη που ανάβει ή σβήνει μια ενδεικτική λυχνία LED.

Δείτε αυτό το εξάρτημα κυκλώματος ανά στοιχείο:

• LED: Πρόκειται για ένα τυπικό κόκκινο LED 5 mm. Αυτός ο τύπος LED έχει πτώση τάσης 1,8 V και έχει ονομαστική τιμή μέγιστου ρεύματος 20 mA.

• R1: Αυτή η αντίσταση 330 Ω περιορίζει το ρεύμα μέσω της λυχνίας LED για να αποφευχθεί η καύση της λυχνίας LED. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον νόμο του Ohm για να υπολογίσετε την ποσότητα ρεύματος που θα επιτρέψει η αντίσταση. Επειδή η τάση τροφοδοσίας είναι +6 V και το LED πέφτει 1. 8 V, η τάση στο R1 θα είναι 4. 2 V (6 - 1. 8). Ο διαχωρισμός της τάσης από την αντίσταση σας δίνει το ρεύμα σε amperes, περίπου 0. 0127 Α. Πολλαπλασιασμός κατά 1.000 για να λάβετε το ρεύμα σε mA: 12. 7 mA, πολύ κάτω από το όριο των 20 mA.

• Q1: Πρόκειται για ένα κοινό τρανζίστορ NPN. Ένα τρανζίστορ 2N2222A χρησιμοποιήθηκε εδώ, αλλά σχεδόν κάθε τρανζίστορ NPN θα λειτουργήσει. Το R1 και τα LED συνδέονται με τον συλλέκτη και ο πομπός συνδέεται με τη γείωση. Όταν ο τρανζίστορ είναι ενεργοποιημένος, το ρεύμα ρέει μέσω του συλλέκτη και του πομπού, φωτίζοντας έτσι το LED. Όταν το τρανζίστορ είναι απενεργοποιημένο, το τρανζίστορ λειτουργεί ως μονωτήρας και το LED δεν ανάβει.

• R2: Αυτή η αντίσταση 1 kΩ περιορίζει το ρεύμα που ρέει στη βάση του τρανζίστορ. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον νόμο του Ohm για να υπολογίσετε το ρεύμα στη βάση. Επειδή η διακλάδωση βάσης-εκπομπού πέφτει περίπου 0,7 V (η ίδια ως μια δίοδος), η τάση κατά μήκος του R2 είναι 5. 3 V. Η διαίρεση 5. 3 με 1, 000 δίνει το ρεύμα στο 0. 0053 Α, ή 5. 3 mA. Έτσι, το ρεύμα συλλέκτη 12,7 mA (I _CE ) ελέγχεται από ένα ρεύμα βάσης 5,3 mA (I _BE ).

• SW1: Αυτός ο διακόπτης ελέγχει αν επιτρέπεται η ροή ρεύματος στη βάση. Το κλείσιμο αυτού του διακόπτη ενεργοποιεί το τρανζίστορ, το οποίο προκαλεί τη ροή του ρεύματος μέσω του LED. Έτσι, κλείνοντας αυτό το διακόπτη ανάβει το LED, παρόλο που ο διακόπτης δεν είναι τοποθετημένος απευθείας στο κύκλωμα LED.

Μπορεί να αναρωτιέστε γιατί θα χρειαστείτε ή θέλετε να ασχοληθείτε με ένα τρανζίστορ σε αυτό το κύκλωμα. Μετά από όλα, δεν θα μπορούσατε να βάλετε ακριβώς το διακόπτη στο κύκλωμα LED και να καταργήσετε το τρανζίστορ και τη δεύτερη αντίσταση; Φυσικά θα μπορούσατε, αλλά αυτό θα απέτρεπε την αρχή ότι αυτό το κύκλωμα δείχνει: ότι ένα τρανζίστορ σας επιτρέπει να χρησιμοποιήσετε ένα μικρό ρεύμα για να ελέγξετε ένα πολύ μεγαλύτερο.

Εάν ολόκληρος ο σκοπός του κυκλώματος είναι να ενεργοποιήσετε ή να απενεργοποιήσετε μια ενδεικτική λυχνία LED, παραλείψτε με κάθε τρόπο το τρανζίστορ και την πρόσθετη αντίσταση. Αλλά σε πιο προηγμένα κυκλώματα, θα βρείτε πολλές περιπτώσεις, όταν η έξοδος από ένα στάδιο ενός κυκλώματος είναι πολύ μικρή και χρειάζεστε αυτό το μικρό ποσό ρεύματος για να ενεργοποιήσετε ένα πολύ μεγαλύτερο ρεύμα. Σε αυτή την περίπτωση, αυτό το κύκλωμα τρανζίστορ είναι ακριβώς αυτό που χρειάζεστε.