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Eine der gebräuchlichsten Anwendungen für Transistoren in einer elektronischen Schaltung sind einfache Schalter. Kurz gesagt leitet ein Transistor nur dann Strom über die Kollektor-Emitter-Strecke, wenn eine Spannung an die Basis angelegt wird. Wenn keine Basisspannung vorhanden ist, ist der Schalter ausgeschaltet. Wenn eine Basisspannung anliegt, ist der Schalter eingeschaltet.
Bei einem idealen Schalter sollte sich der Transistor nur in einem von zwei Zuständen befinden: Aus oder Ein. Der Transistor ist ausgeschaltet, wenn keine Vorspannung vorhanden ist oder wenn die Vorspannung unter 0, 7 V liegt. Der Schalter ist eingeschaltet, wenn die Basis gesättigt ist, so dass der Kollektorstrom ohne Einschränkung fließen kann.
Dies ist ein schematisches Diagramm für eine Schaltung, die einen NPN-Transistor als einen Schalter verwendet, der eine LED ein- oder ausschaltet.
Betrachten Sie diese Schaltung Komponente für Komponente:
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LED: Dies ist eine standardmäßige 5 mm rote LED. Dieser LED-Typ hat einen Spannungsabfall von 1,8 V und ist für einen maximalen Strom von 20 mA ausgelegt.
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R1: Dieser 330 Ω Widerstand begrenzt den Strom durch die LED, um ein Ausbrennen der LED zu verhindern. Sie können das Ohmsche Gesetz verwenden, um die Strommenge zu berechnen, die der Widerstand fließen lässt. Da die Versorgungsspannung +6 V beträgt und die LED 1. 8 V abfällt, beträgt die Spannung über R1 4,2 V (6-1,8). Dividiert man die Spannung durch den Widerstand, erhält man den Strom in Ampere, etwa 0, 0127 A. Multipliziert man mit 1, 000, erhält man den Strom in mA: 12,7 mA, weit unter der 20 mA-Grenze.
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Q1: Dies ist ein gebräuchlicher NPN-Transistor. Ein 2N2222A-Transistor wurde hier verwendet, aber fast jeder NPN-Transistor funktioniert. R1 und die LED sind mit dem Kollektor verbunden und der Emitter ist mit Masse verbunden. Wenn der Transistor eingeschaltet ist, fließt Strom durch den Kollektor und den Emitter, wodurch die LED beleuchtet wird. Wenn der Transistor ausgeschaltet ist, wirkt der Transistor als ein Isolator und die LED leuchtet nicht.
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R2: Dieser 1-kΩ-Widerstand begrenzt den Strom, der in die Basis des Transistors fließt. Sie können das Ohmsche Gesetz verwenden, um den Strom an der Basis zu berechnen. Da der Basis-Emitter-Übergang um 0,7 V (das Gleiche wie eine Diode) abfällt, beträgt die Spannung über R2 5,3 V. Durch Teilen von 5 3 durch 1 000 ergibt sich der Strom bei 0, 0053 A oder 5. 3 mA. Somit wird der Kollektorstrom von 12,7 mA (I CE ) durch einen Basisstrom von 5,3 mA (I BE ) gesteuert.
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SW1: Dieser Schalter steuert, ob Strom zur Basis fließen darf. Beim Schließen dieses Schalters wird der Transistor eingeschaltet, wodurch Strom durch die LED fließt. Wenn Sie diesen Schalter schließen, wird die LED eingeschaltet, obwohl der Schalter nicht direkt in der LED-Schaltung platziert ist.
Sie fragen sich vielleicht, warum Sie in dieser Schaltung einen Transistor benötigen oder möchten. Könnten Sie nicht einfach den Schalter in die LED-Schaltung stecken und den Transistor und den zweiten Widerstand entfernen? Natürlich könnten Sie das, aber das würde das Prinzip, das diese Schaltung zeigt, besiegen: Ein Transistor ermöglicht es Ihnen, einen kleinen Strom zu verwenden, um einen viel größeren zu steuern.
Wenn der gesamte Zweck der Schaltung darin besteht, eine LED ein- oder auszuschalten, lassen Sie auf jeden Fall den Transistor und den zusätzlichen Widerstand weg. Aber in fortgeschritteneren Schaltungen gibt es viele Fälle, in denen der Ausgang von einer Stufe einer Schaltung sehr klein ist und Sie diese winzige Menge an Strom benötigen, um einen viel größeren Strom einzuschalten. In diesem Fall ist diese Transistorschaltung genau das, was Sie brauchen.
