Video: Quantum Computers Explained – Limits of Human Technology 2024
En av de vanligaste användningarna för transistorer i en elektronisk krets är lika enkla omkopplare. Kort sagt leder en transistor ström över kollektor-emitterbanan endast när en spänning appliceras på basen. När ingen basspänning är närvarande är strömbrytaren avstängd. När basspänningen är närvarande är strömbrytaren påslagen.
I en idealisk omkopplare ska transistorn vara i endast en av två tillstånd: av eller på. Transistorn är avstängd när det inte finns någon biaspänning eller när biaspänningen är mindre än 0. 7 V. Omkopplaren är på när basen är mättad så att kollektorströmmen kan strömma utan begränsning.
Detta är ett schematiskt diagram för en krets som använder en NPN-transistor som en strömbrytare som slår på eller av en LED.
Titta på denna krets komponent enligt komponent:
-
LED: Detta är en standard 5 mm röd LED. Denna typ av LED har ett spänningsfall på 1, 8 V och är nominellt vid en maximal ström av 20 mA.
-
R1: Detta 330 Ω motstånd begränsar strömmen genom LED-lampan för att förhindra att lysdioden brinner ut. Du kan använda Ohms lag att beräkna den mängd ström som motståndet tillåter flöda. Eftersom matningsspänningen är +6 V, och lysdioden sjunker 1. 8 V, kommer spänningen över R1 att vara 4. 2 V (6 - 1. 8). Att fördela spänningen med resistansen ger strömmen i ampere, ungefär 0. 0127 A. Multiplicera med 1 000 för att få strömmen i mA: 12. 7 mA, långt under 20 mA-gränsen.
-
Q1: Detta är en vanlig NPN-transistor. En 2N2222A transistor användes här, men bara om någon NPN transistor kommer att fungera. R1 och LED-lampan är anslutna till kollektorn, och emitteren är ansluten till jord. När transistorn är påslagen, strömmar strömmen genom kollektorn och emitorn, sålunda lyser lysdioden. När transistorn är avstängd fungerar transistorn som en isolator, och lysdioden tänds inte.
-
R2: Detta 1 kΩ motstånd begränsar strömmen som strömmar in i basen av transistorn. Du kan använda Ohms lag att beräkna strömmen vid basen. Eftersom bas-emittersövergången sjunker ca 0,7 V (samma som en diod) är spänningen över R2 5,3 V. Uppdelning 5, 3 till 1 000 ger strömmen vid 0. 0053 A eller 5. 3 mA. Således styrs 12,7 mA kollektorströmmen (I CE ) med en 5,3 mA basström (I BE ).
-
SW1: Denna omkopplare styr om strömmen ska strömma till basen. Att stänga denna strömbrytare slår på transistorn, vilket medför att strömmen strömmer genom LED. Således stänger denna strömbrytare på LED, även om strömbrytaren inte är placerad direkt inuti LED-kretsen.
Du kanske undrar varför du skulle behöva eller vill stör med en transistor i denna krets. Trots allt kan du inte bara sätta omkopplaren i LED-kretsen och göra bort med transistorn och det andra motståndet? Naturligtvis kan du, men det skulle besegra principen att denna krets illustrerar: att en transistor låter dig använda en liten ström för att styra en mycket större.
Om hela ändamålet med kretsen är att släcka eller stänga av en LED, släppa alltså bort transistorn och det extra motståndet. Men i mer avancerade kretsar hittar du massor av fall då utmatningen från ett steg i en krets är mycket liten och du behöver den lilla strömmen för att slå på en mycket större ström. I det fallet är denna transistorkrets precis vad du behöver.
