スイッチとしてのトランジスタ

部品と材料

• 2つの6ボルトバッテリー
• 1つのNPNトランジスタ—モデル2N2222または2N3403を推奨（Radio Shackカタログ番号276-1617は、この実験や他の実験に最適な15個のNPNトランジスタのパッケージです）
• 1つの100kΩ抵抗
• 560Ω抵抗1個
• 1つの発光ダイオード（Radio Shackカタログ番号276-026または同等のもの）

この実験では、抵抗値は重要ではありません。特定の発光ダイオード（LED）も選択されていません。

相互参照

電気回路の教訓 、第3巻、第4章：「バイポーラ接合トランジスタ」

学習目標

• バイポーラ接合トランジスタの電流増幅

回路図

イラスト

手順

図に示されている赤い線（100kΩ抵抗の一端に接続されている矢印で終わる線）は緩んだままにすることを目的としているため、回路内の他のポイントに瞬間的に触れることができます。抵抗）は次のことを目的としています。回路内の他のポイントに瞬間的に触れることができるように、緩めたままにします。

緩んだワイヤーの端を、DC電源のプラス側など、回路内のそれよりもプラスの点に触れると、LEDが点灯するはずです。標準のLEDを完全に照らすには20mAかかるため、緩いワイヤーが取り付けられている100kΩの抵抗がそれを流れる電流を20 mAよりはるかに小さい値に制限するため、この動作は興味深いものになるはずです。

最大で、100kΩの抵抗の両端の合計電圧が12ボルトの場合、電流はわずか0.12 mA、つまり120 µAになります。ワイヤを回路の正の点に接触させることによって行われる接続は、1 mAよりもはるかに少ない電流を流しますが、トランジスタの増幅作用によって、制御することができます。 LEDを流れるはるかに大きな電流。

次のように、電流計を使用して緩んだワイヤーを電源のプラス側に接続してみてください。

この小さな流れを測定するには、メーターで最も敏感な電流範囲を選択する必要がある場合があります。この制御を測定した後 電流、LEDの電流を測定してみてください（制御 現在）とマグニチュードを比較します。

比率が200（制御電流の200倍の制御電流）を超えていても驚かないでください。ご覧のとおり、トランジスタは一種の電気制御スイッチとして機能し、ベース端子を介して伝導されるはるかに小さい電流信号のコマンドでLEDへの電流のオンとオフを切り替えます。

制御電流がいかに小さいかをさらに説明するために、回路から緩んだワイヤを取り外し、片手の2本の指で100kΩ抵抗の接続されていない端を電源の正極に「ブリッジ」してみてください。導電率を最大化するには、これらの指の端を濡らす必要がある場合があります：

回路内のこれらの2つのポイントで指の接触圧力を変化させて、制御電流の経路の抵抗の量を変化させてみてください。そうすることでLEDの明るさを変えることができますか？これは、単なるスイッチ以上の役割を果たすトランジスタの能力について何を示していますか。つまり、変数として

コンピューターシミュレーション

SPICEノード番号の概略図：

ネットリスト（次のテキストを逐語的に含むテキストファイルを作成します）：

スイッチとしてのトランジスタv11 0 r1 1 2 100k r2 1 3560 d1 3 4 mod2 q1 4 2 0 mod1 .model mod1 npn bf =200 .model mod2 d is =1e-28 .dc v1 12 121。 print dc v（2,0）v（4,0）v（1,2）v（1,3）v（3,4）.end 

このシミュレーションでは、560Ω抵抗の両端の電圧降下 v（1,3） オームの法則（I =E / R）により、LED電流が18.32mAであることを示す10.26ボルトであることがわかります。 R ₁ の電圧降下（ノード1と2の間の電圧）は最終的に11.15ボルトになり、100kΩで流れる電流はわずか111.5 µAになります。明らかに、非常に小さな電流がこの回路のはるかに大きな電流を制御しています。

ご参考までに、<​​tt> is =1e-28 ダイオードの .model のパラメータ ラインは、ダイオードをより高い順方向電圧降下を持つLEDのように動作させるためにあります。

関連ワークシート：

• スイッチワークシートとしてのバイポーラ接合トランジスタ