Transistor como conmutador

PIEZAS Y MATERIALES

• Dos baterías de 6 voltios
• Un transistor NPN:se recomiendan los modelos 2N2222 o 2N3403 (el catálogo de Radio Shack n. ° 276-1617 es un paquete de quince transistores NPN ideal para este y otros experimentos)
• Una resistencia de 100 kΩ
• Una resistencia de 560 Ω
• Un diodo emisor de luz (catálogo de Radio Shack n. ° 276-026 o equivalente)

Los valores de resistencia no son críticos para este experimento. Tampoco se selecciona el diodo emisor de luz (LED) en particular.

REFERENCIAS CRUZADAS

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 3, capítulo 4:“Transistores de unión bipolar”

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Amplificación de corriente de un transistor de unión bipolar

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

El cable rojo que se muestra en el diagrama (el que termina en una punta de flecha, conectado a un extremo de la resistencia de 100 kΩ) está destinado a permanecer suelto, de modo que pueda tocarlo momentáneamente con otros puntos en la resistencia del circuito) está destinado a permanezca suelto, de modo que pueda tocar momentáneamente otros puntos del circuito.

Si toca el extremo del cable suelto en cualquier punto del circuito más positivo que él, como el lado positivo de la fuente de alimentación de CC, el LED debería encenderse. Se necesitan 20 mA para iluminar completamente un LED estándar, por lo que este comportamiento debería parecerle interesante porque la resistencia de 100 kΩ a la que está conectado el cable suelto restringe la corriente a través de él a un valor mucho menor que 20 mA.

A lo sumo, un voltaje total de 12 voltios a través de una resistencia de 100 kΩ produce una corriente de solo 0,12 mA o 120 µA. La conexión realizada al tocar el cable en un punto positivo en el circuito conduce mucha menos corriente que 1 mA, pero a través de la acción amplificadora del transistor, es capaz de controlar una corriente mucho mayor a través del LED.

Intente usar un amperímetro para conectar el cable suelto al lado positivo de la fuente de alimentación, así:

Es posible que deba seleccionar el rango de corriente más sensible en el medidor para medir este pequeño flujo. Después de medir este control actual, intente medir la corriente del LED (el controlado actual) y comparar magnitudes.

¡No se sorprenda si encuentra una proporción superior a 200 (la corriente controlada es 200 veces mayor que la corriente de control)! Como puede ver, el transistor actúa como una especie de interruptor controlado eléctricamente, que enciende y apaga la corriente del LED al comando de una señal de corriente mucho más pequeña conducida a través de su terminal base.

Para ilustrar aún más cuán minúscula es la corriente de control, retire el cable suelto del circuito e intente "puentear" el extremo no conectado de la resistencia de 100 kΩ al polo positivo de la fuente de alimentación con dos dedos de una mano. Es posible que deba mojar las puntas de esos dedos para maximizar la conductividad:

Intente variar la presión de contacto de sus dedos con estos dos puntos en el circuito para variar la cantidad de resistencia en la ruta de control de la corriente. ¿Puede variar el brillo del LED al hacerlo? ¿Qué indica esto acerca de la capacidad del transistor para actuar como algo más que un interruptor? es decir, como una variable

SIMULACIÓN DE COMPUTADORA

Esquema con números de nodo SPICE:

Netlist (haga un archivo de texto que contenga el siguiente texto, literalmente):

 Transistor como interruptor v1 1 0 r1 1 2 100k r2 1 3560 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 

En esta simulación, la caída de voltaje en la resistencia de 560 Ω v (1,3) resulta ser de 10,26 voltios, lo que indica una corriente LED de 18,32 mA según la ley de Ohm (I =E / R). R ₁ La caída de voltaje (voltaje entre los nodos 1 y 2) termina siendo de 11,15 voltios, que en 100 kΩ da una corriente de solo 111,5 µA. Obviamente, una corriente muy pequeña está ejerciendo control sobre una corriente mucho mayor en este circuito.

En caso de que se lo esté preguntando, el is =1e-28 parámetro en el .model del diodo La línea está ahí para hacer que el diodo actúe más como un LED con una caída de voltaje directa más alta.

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA:

• Hoja de trabajo de transistores de unión bipolar como conmutadores