晶体管作为开关

零件和材料

• 两节 6 伏电池
• 一个 NPN 晶体管 - 推荐使用 2N2222 或 2N3403 型（Radio Shack 目录号 # 276-1617 是一个包含 15 个 NPN 晶体管的包，非常适合此实验和其他实验）
• 一个 100 kΩ 电阻器
• 一个 560 Ω 电阻器
• 一个发光二极管（Radio Shack 目录号 # 276-026 或同等产品）

电阻值对于本实验并不重要。也没有选择特定的发光二极管 (LED)。

交叉引用

电路课程 ，第 3 卷第 4 章：“双极结晶体管”

学习目标

• 双极结型晶体管的电流放大

原理图

插图

说明

图中所示的红线（以箭头结尾的那根线连接到 100 kΩ 电阻的一端）旨在保持松散，以便您可以暂时将其接触到电路中的其他点。电阻）旨在保持松散，以便您可以将其暂时接触到电路中的其他点。

如果您将松散电线的末端接触到电路中比它更正极的任何一点，例如直流电源的正极，LED 应该亮起。完全点亮标准 LED 需要 20 mA，因此这种行为应该会让您感到很有趣，因为连接松散线的 100 kΩ 电阻器将通过它的电流限制为远小于 20 mA 的值。

最多 100 kΩ 电阻上的 12 伏总电压产生的电流仅为 0.12 mA，即 120 µA！将导线接触到电路中的正极点所形成的连接所传导的电流远小于 1 mA，但通过晶体管的放大作用，能够控制 通过 LED 的电流大得多。

尝试使用电流表将松散的电线连接到电源的正极，如下所示：

您可能必须在仪表上选择最灵敏的电流量程来测量这个小流量。在测量这个控制之后 电流，尝试测量 LED 的电流（控制 当前）并比较幅度。

如果您发现比值超过 200（控制电流是控制电流的 200 倍），请不要感到惊讶！如您所见，晶体管充当一种电控开关，根据通过其基极端子传导的小得多的电流信号的命令来打开和关闭 LED 的电流。

为了进一步说明控制电流是多么微小，请从电路中移除松散的电线，然后尝试用一只手的两个手指将 100 kΩ 电阻器的未连接端“桥接”到电源的正极。您可能需要润湿这些手指的末端以最大限度地提高导电性：

尝试通过电路中的这两个点改变手指的接触压力，以改变控制电流路径中的电阻大小。这样做可以改变 LED 的亮度吗？这说明晶体管不仅仅是一个开关的能力？即作为变量

计算机模拟

带有 SPICE 节点号的示意图：

网表（制作一个包含以下文本的文本文件，逐字逐句）：

晶体管作为开关 v1 1 0 r1 1 2 100k r2 1 3 560 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打印 dc v(2,0) v(4,0) v(1,2) v(1,3) v(3,4) .end 

在此仿真中，560 Ω 电阻器上的电压降 v(1,3) 结果是 10.26 伏，根据欧姆定律 (I=E/R) 表明 LED 电流为 18.32 mA。 R1 的压降（节点 1 和 2 之间的电压）最终为 11.15 伏，跨 100 kΩ 产生的电流仅为 111.5 µA。很明显，在这个电路中，一个很小的电流正在对一个更大的电流施加控制。

如果您想知道，is=1e-28 二极管.model中的参数 线是为了使二极管更像一个具有更高正向压降的 LED。

相关工作表：

• 双极结晶体管作为开关工作表