Warum nimmt mein Transistor Strom von einer Basis auf?

Der Basis-Emitter-Übergang (BE) eines NPN-Transistors verhält sich wie eine Diode:

Sie haben also im Grunde diese Ersatzschaltung:

Wie Sie sehen können, ist Ihre LED in Reihe mit dem Widerstand und der Diode des Transistors (dem BE-Übergang). Etwas Strom (abhängig vom Wert Ihres Widerstands) fließt durch diesen Stromkreis und lässt die LED leuchten.

Eine Möglichkeit, dies zu vermeiden, ist, wie The Photon sagte, die Verwendung eines MOSFET. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung des NPN-Transistors in der Common-Emitter- Konfiguration:

Aus diesem Kommentar von dir:

Eigentlich habe ich die Spezifikationen auf dem Transistor gelesen und der maximale Basiseingang beträgt 5 V

Ich kann verstehen, warum Sie denken, Sie sollten die Basis des Transistors von 4,5 V (< 5 V) ansteuern. Sie können die Basis jedoch mit einer höheren Spannung treiben, solange Sie einen Widerstand in Reihe haben. Der BE-Übergang, der als Diode fungiert, hat einen festen Spannungsabfall (typischerweise 0,7 V) darüber. Der Rest der Spannung geht über den Widerstand, der auch den Strom durch den BE-Übergang begrenzt.

So funktioniert ein Transistor wirklich - ein kleiner Strom, der durch Basis-> Emitter fließt, lässt einen großen Strom durch Kollektor-> Emitter fließen.

Sie sollten den Emitter mit Masse verbinden und den Widerstand und die LED zwischen Kollektor und Spannungsquelle legen.

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Schaltpläne hinzugefügt:

Was Sie gebaut haben, ist eine gemeinsame Kollektorschaltung , und die anderen versuchen bereits, Sie davon zu überzeugen, dies in eine gemeinsame Emitterschaltung umzuwandeln. Gemeinsamer Emitter ist in der Tat besser zum Schalten, aber gemeinsamer Kollektor funktioniert auch, wenn Sie ein paar Dinge beachten.

Während der gemeinsame Emitter weniger als ein Volt benötigt, um den Transistor anzusteuern, benötigt der gemeinsame Kollektor eine höhere Spannung. Wenn die Spannung der LED 2 V beträgt, benötigen Sie mindestens 2,7 V an der Basis, um den geringsten Emitterstrom zu erhalten. Um 20 mA für die LED zu erhalten, benötigen Sie 20 V zusätzlich für R1, und das haben Sie nicht, also muss R1 einen niedrigeren Wert haben, z. B. 50$\Omega$. Dann fallen 20 mA über R1 um 1 V ab, und die Basisspannung muss mindestens 3,7 V betragen. Dann liegen an R2 0,8 V an und der Basisstrom beträgt 800$\mu$A.

So geht es nicht. Wir hätten einen berechneten Basisstrom von 800$\mu$A und einem Kollektor- (oder Emitter-) Strom von 20 mA, was ein ergeben würde$\mathrm{H_{FE}}$von 25. Aber wir entscheiden nicht, wie hoch$\mathrm{H_{FE}}$ist, tut der Transistor. Und das ist 280 typisch. Unsere Rechnung ist also falsch.

Du kannst R2 weglassen. Dann liegt die Basis bei 4,5 V und der Emitter bei 3,8 V. Bei einem Abfall von 2 V an der LED haben wir 1,8 V für R1, und dann beträgt der Strom 36 mA. Etwas hoch, erhöhen wir R1 wieder auf 90$\Omega$um unsere 20 mA zurückzubekommen.

Aber wäre es ohne R2 nicht zu viel Basisstrom? Nein. Um 20 mA Kollektorstrom zu erhalten, haben wir 71$\mu$Ein Basisstrom, dafür sorgt der Transistor. Wenn der Basisstrom ansteigen würde, weil die Versorgungsspannung ansteigt, steigt auch der Kollektorstrom und damit der Spannungsabfall an R1. Die Emitterspannung steigt und wirkt dem Anstieg des Basisstroms entgegen. Eine ähnliche automatische Regelung findet statt, wenn der Basisstrom abnehmen würde.

R1 kümmert sich also indirekt um den Basisstrom und macht R2 überflüssig. Aber Sie können den Basisstrom nicht als (4,5 V - 0,7 V - 2 V)/R1 berechnen. Der von der Basis aus gesehene Widerstand ist R1$\times$ $\mathrm{H_{FE}}$. Warum ist das so? Angenommen, Sie erhöhen den Basisstrom um 1$\mu$A. Dann steigt der Kollektorstrom um 280$\mu$EIN ($\mathrm{H_{FE}}$= 280), und der Spannungsabfall an R1 steigt um 90$\Omega$ $\times$280$\mu$A = 25,2 mV. Der von der Basis aus gesehene Widerstand beträgt also 25,2 mV / 1$\mu$A = 25200$\Omega$, oder 280$\times$90$\Omega$.

Und das erklärt, warum die LED in Ihrer Schaltung so schwach leuchtet: I = (4,5 V - 0,7 V - 2 V)/(R1$\times$ $\mathrm{H_{FE}}$+ R2) = 6$\mu$EIN! Es ist ein Wunder, dass es überhaupt leuchtet.

Der Basis-Emitter-Strom fließt durch Ihre Diode, wodurch sie leuchtet. Ich kenne den Widerstandswert nicht, aber höchstwahrscheinlich ist der Widerstand groß genug, um den Strom zu begrenzen. Die Helligkeit einer LED ist stromabhängig. Mehr Strom, mehr Licht (bis die LED beschädigt ist, dann kein Strom und kein Licht!)

Die Basis-Emitter-Anschlüsse eines Transistors bilden eine effektive Diode, sodass die von Ihnen beschriebene Schaltung eine Reihenschaltung aus zwei Dioden (Transistor und LED) und einem Widerstand enthält.

In Bezug auf das Vermeiden des Einschaltens der LED bin ich mir nicht sicher, was Sie zu tun versuchen. Daher kann ich keinen sinnvollen Vorschlag machen, der über das Nichtanschließen der Batterie hinausgeht. :)

Die Schaltung macht genau das was sie soll.

Dies ist keine übliche Art, einen Transistor zu verwenden.

Der 'be' (Basis-Emitter)-Übergang ist eine in Vorwärtsrichtung vorgespannte Diode.
Wenn Sie 4,5 V an die Basis anlegen, fließt Strom
von der Versorgung in die Basis
Durch den in Vorwärtsrichtung vorgespannten Übergang durch den Widerstand (wenn er über der LED liegt)
durch die LED
und dann nach Masse.

Ein Stromkreis ist hergestellt, Strom fließt, die LED leuchtet.

Das Austauschen des Widerstands und der LED führt zu einem identischen Ergebnis.

Wenn Sie eine Spannung von 4,5 V oder mehr an den Kollektor anlegen, fließt Strom über den CE-Pfad und die LED leuchtet heller.

Der normale Weg, einen Transistor zur Steuerung einer LED zu verwenden, besteht darin, einen Widerstand von V + an die LED anzuschließen .
LED mit Kollektor verbinden.
Emitter mit Masse verbinden
. Basis mit einer Spannung über einen Widerstand (z. B. 10 k) ansteuern.

Wenn der Basisantrieb 0 V beträgt, ist der Transistor ausgeschaltet.
Wenn die Basisansteuerung mehr als etwa 0,6 V beträgt, beginnt die LED zu leuchten . Wenn die
Transistorbasisansteuerung über den Widerstand einige Volt beträgt, ist der Transistor vollständig eingeschaltet.

Beispiel:

WENN die LED eine rote LED ist, dann ist Iled ~~~= (Vcc-VLED)/R = (4,5, sagen wir -2,5)/R = 2 V/Rled.
Wenn Rled = sagen wir 33o Ohm, dann beträgt die I-LED etwa 2/330 ~ = 0,006 A = 6 mA