Einzel-LED-Einzeltransistorschaltung funktioniert nicht

Ich habe eine Schaltung mit 1 LED und 1 Transistor gemacht. In erster Linie habe ich versucht, den Transistor als normalen Schalter zu verwenden. Hier ist das Diagramm unten.

Dies ist also ein NPN-Transistor und ich habe den -ve-Teil des D1 (Transistor) mit dem -ve-Teil der LED und dem anderen -ve-Teil von D1 mit Masse verbunden. Ich habe den + ve Teil von D1 mit dem positiven Ende der 9V Gleichstromversorgung verbunden. Die LED sollte aufleuchten und wenn ich das Kabel trenne, das den + ve Teil von D1 verbindet, sollte die LED erlöschen. Das Problem ist jedoch, dass die LED nicht aufleuchtet, wenn ich alle Punkte verbinde und dem Schaltplan folge.

Ein weiteres Problem, mit dem ich konfrontiert bin, ist, dass die LED aufleuchtet, wenn ich ein Kabel mit dem + ve Bein von D1 verbinde und das andere Ende des Kabels nicht mit der Batterie verbinde und das Kabel nur an meinen Fingern halte sehr wenig Licht. Gibt es einen Fehler in meinem Schaltplan?

Der Basis-Emitter-Übergang eines Bipolartransistors ist eine Diode:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Sie haben eine andere Diode in Ihrer Schaltung, die LED. Und Sie verstehen offensichtlich, dass Sie einen Strombegrenzungswiderstand benötigen, wenn Sie diese Diode an eine 9-V-Batterie anschließen möchten, da eine Diode einen annähernd konstanten Spannungsabfall aufweist, der geringer ist als Ihre Batteriespannung.

Das Problem ist das gleiche mit dem Transistor in Ihrer Schaltung. Sie haben die Basis mit der positiven Seite Ihrer Batterie und den Emitter mit der negativen Seite verbunden. Sie haben dies im Wesentlichen getan:

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Was wird hier passieren? Es fließt viel Strom, bis die Batterie nicht mehr liefern kann oder etwas schmilzt. Wenn Sie eine 9-V-Batterie verwenden, kann diese nicht viel Strom liefern, und ich wette, wenn Sie die Batteriespannung in Ihrem Stromkreis messen, sind es ungefähr 0,65 V, es sei denn, die Batterie ist inzwischen leer.

Was Sie also brauchen, ist ein Strombegrenzungswiderstand an der Basis des Transistors, wie folgt:

^{simulieren Sie diese Schaltung}

Nachdem Sie das verstanden haben, lesen Sie vielleicht Warum sollte man LEDs mit einem gemeinsamen Emitter ansteuern?

Ändern Sie Ihre Schaltung so, dass sie so aussieht:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

In Ihrer Schaltung verbinden Sie die Basis mit +9 V und den Emitter mit 0 V. Das ist nicht gut und kann den Transistor töten. Ein gezogener BJT (Bipolar Junction Transistor) ist stromgesteuert: Sie benötigen einen kleinen Basisstrom, damit er einen großen Strom vom Kollektor zum Emitter leitet. Die Basis-Emitter-Spannung sollte niemals höher als 0,6 ~ 0,7 V oder so sein, und hier kommt mein R2 ins Spiel.

Die Basisspannung ist also gegeben: ungefähr 0,7V. Der Basisstrom kann wie folgt berechnet werden:

$I_B = \dfrac{U_{R2}}{R2}= \dfrac{9\text{V}-0.7\text{V}}{10\text{k}\Omega}\approx0.8\text{mA}$

Der Kollektorstrom wird durch R1 und D1 begrenzt, wenn der Transistor gesättigt ist. Gesättigt bedeutet, dass zwischen Kollektor und Emitter fast keine Spannung anliegt.

$I_C= \dfrac{V1-V_{D1}}{R1} = \dfrac{9-1.8\text{V}}{470\Omega}\approx 15\text{mA}$

Die derzeitige minimale Stromverstärkung, die Sie von Ihrem Transistor erwarten, ist:

$h_{FE} = \dfrac{I_C}{I_B}=\dfrac{15\text{mA}}{0.8\text{mA}} \approx 20$

Wenn Sie sich das Datenblatt für Ihren 2N2222 ansehen und den h _FE- Parameter nachschlagen, werden Sie feststellen, dass er viel größer als 20 ist (mindestens 75 gemäß Datenblatt), daher reicht der Transistor aus. Sie können sogar in Betracht ziehen, R2 auf etwa 33 kΩ zu erhöhen, und es sollte immer noch gut funktionieren.