Anahtar olarak transistör

Öğretim programları: Sek I/II, A-level (Electronics), electronics courses

Tam sürümü aç ↗

Amaç

Küçük bir baz akımının büyük bir kolektör akımını nasıl kontrol ettiğini görmek ve transistörün akım kazancını ölçmek.

Düzenek

6 V'luk bir kaynak. Baz devresi: bir anahtar, 4,7 kΩ'luk bir direnç ve bir ampermetre — NPN transistörün (\(\beta\) = 100) bazına. Kolektör devresi: 6 V / 0,5 W'lık bir ampul ve bir ampermetre — kolektöre. Emetör kaynağın eksi kutbuna bağlıdır. Anahtar kapalıdır.

İşlem basamakları

1. Her iki ampermetrenin gösterdiği değerleri kaydedin ve kolektör akımının baz akımına oranını bulun.
2. Anahtarı açın, sonra yeniden kapatın. Ampulü izleyin.
3. Baz direncinin parametre kartında 4,7 kΩ'u 47 kΩ ile değiştirin. İki akımı yeniden kaydedin ve oranlarını bulun.
4. Transistörün parametre kartında akım kazancı \(\beta\) değerini 100'den 200'e çıkarın.

Beklenen sonuç

Baz akımı yaklaşık 1,1 mA, kolektör akımı yaklaşık 82 mA'dir — ampul neredeyse tam parlaklıkta yanar. Akımların oranı yaklaşık 73'tür, yani \(\beta\) değerinden küçüktür: transistör doyumdadır ve kolektör akımını artık baz değil, ampul sınırlar. Baz akımı yokken transistör kesimdedir ve ampul söner. 47 kΩ'luk dirençle baz akımı yaklaşık 0,11 mA, kolektör akımı yaklaşık 11 mA olur ve akım geçtiği hâlde ampul ışık vermez: filaman yalnızca 960 K'e kadar ısınır; akımların oranı \(\beta\) = 100'e eşittir. \(\beta\) = 200 iken kolektör akımı iki katına, 23 mA'e çıkar, baz akımı ise neredeyse değişmez. Gerçek bir transistörde \(\beta\) sizin seçebileceğiniz bir değer değildir: aynı tipteki transistörler arasında 100'den 300'e kadar farklılık gösterir ve 47 kΩ'luk dirençle bulunan akım oranı, sizin transistörünüzün \(\beta\) değerini gösterir.

Sorular

1. Ampulü yakan akım, ampulün kendi akımından kaç kat küçüktür?
2. Akım oranı neden 4,7 kΩ'luk dirençle \(\beta\) değerinden küçük, 47 kΩ ile ise ona eşittir?
3. Bu ampulle transistörü hâlâ doyuma sokan en büyük baz direnci nedir?

Cevaplar

1. Yaklaşık 73 kat: yaklaşık 1,1 mA'lik bir baz akımı, yaklaşık 82 mA'lik bir ampul akımını başlatır.
2. 4,7 kΩ ile 1,1 mA'lik baz akımı \(\beta \cdot I_B\) ≈ 110 mA'e izin verirdi; bu, ampulün 6 V'ta geçirdiği yaklaşık 82 mA'den fazladır. Transistör doyumdadır: kolektör ile emetör arasındaki gerilim küçüktür, akımı ampul ve kaynak belirler ve fazladan baz akımı onu artırmaz. 47 kΩ ile \(\beta \cdot I_B\) ≈ 11 mA, ampulün geçirebileceği akımın çok altındadır; transistör aktif bölgede çalışır ve kolektör akımı baz akımının \(\beta\) katına eşittir.
3. Doyum için \(\beta \cdot I_B\) en az ampul akımı kadar olmalıdır, dolayısıyla \(I_B\) ≥ 82 mA / 100 = 0,82 mA. Baz direnci üzerinde yaklaşık 1,1 mA · 4,7 kΩ ≈ 5,2 V vardır, bu yüzden \(R_B\) ≤ 5,2 V / 0,82 mA ≈ 6,3 kΩ, yani yaklaşık 6 kΩ. Uygulamada \(\beta\) değerlerindeki dağılıma karşı pay bırakmak için birkaç kat daha küçük bir direnç kullanılır.