Single-LED-Single-Transistor-Schaltung funktioniert nicht

Der Basis-Emitter-Übergang eines Bipolartransistors ist eine Diode:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Sie haben eine weitere Diode in Ihrer Schaltung, die LED. Und Sie verstehen natürlich, dass Sie einen Strombegrenzungswiderstand benötigen, wenn Sie diese Diode an eine 9-V-Batterie anschließen möchten, da eine Diode einen ungefähr konstanten Spannungsabfall hat, der geringer ist als Ihre Batteriespannung.

Das Problem ist das gleiche mit dem Transistor in Ihrer Schaltung. Sie haben die Basis mit der positiven Seite Ihrer Batterie verbunden und den Emitter mit der negativen Seite. Sie haben dies im Wesentlichen getan:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Was wird hier passieren? Es fließt eine ganze Menge Strom, bis die Batterie nicht mehr liefern kann oder etwas schmilzt. Wenn Sie eine 9-V-Batterie verwenden, kann sie nicht viel Strom liefern, und ich wette, wenn Sie die Batteriespannung in Ihrem Stromkreis messen, beträgt sie etwa 0,65 V, es sei denn, die Batterie ist inzwischen leer.

Was Sie also brauchen, ist ein Strombegrenzungswiderstand an der Basis des Transistors, wie folgt:

^{Simulieren Sie diese Schaltung}

Nachdem Sie das verstanden haben, lesen Sie vielleicht Warum sollte man LEDs mit einem gemeinsamen Emitter ansteuern?

Ändern Sie Ihre Schaltung so, dass sie so aussieht:

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

In Ihrer Schaltung verbinden Sie die Basis mit + 9 V und den Emitter mit 0 V, das ist nicht gut und kann den Transistor töten. Ein BJT (Bipolar Junction Transistor) wie gezeichnet ist stromgesteuert: Sie benötigen einen kleinen Basisstrom, damit er einen großen Strom vom Kollektor zum Emitter leitet. Die Basis-Emitter-Spannung sollte niemals höher als 0,6 ~ 0,7 V oder so sein, und hier kommt mein R2 ins Spiel.

Die Basisspannung ist also gegeben: ungefähr 0,7 V. Der Basisstrom kann wie folgt berechnet werden:

$I_B = \dfrac{U_{R2}}{R2}= \dfrac{9\text{V}-0.7\text{V}}{10\text{k}\Omega}\approx0.8\text{mA}$

Der Kollektorstrom wird durch R1 und D1 begrenzt, wenn der Transistor gesättigt ist. Gesättigt bedeutet, dass zwischen Kollektor und Emitter fast keine Spannung anliegt.

$I_C= \dfrac{V1-V_{D1}}{R1} = \dfrac{9-1.8\text{V}}{470\Omega}\approx 15\text{mA}$

Die aktuelle minimale Stromverstärkung, die Sie von Ihrem Transistor erwarten, ist also:

$h_{FE} = \dfrac{I_C}{I_B}=\dfrac{15\text{mA}}{0.8\text{mA}} \approx 20$

Wenn Sie sich das Datenblatt für Ihren 2N2222 ansehen und den h _FE -Parameter nachschlagen, werden Sie feststellen, dass er viel größer als 20 ist (mindestens 75 gemäß Datenblatt), daher reicht der Transistor aus. Sie können sogar erwägen, R2 auf etwa 33 kΩ zu erhöhen, und es sollte immer noch gut funktionieren.