为什么我的晶体管接受来自基极的电源?

电器工程 引领 晶体管 bjt npn
2022-01-19 01:30:54

我有一个晶体管(NPN,确切地说是SS9014)。每当我通过基极运行 4.5 V,将一个电阻器和 LED 连接到发射器并将 LED 连接到地时,LED 都会发出微弱的光芒。当集电极没有连接任何东西时,为什么有任何电力传输到 LED?我怎样才能避免这种情况?这是示意图:

晶体管

我实际上还在上高中,想主修电气工程。我知道这对于专业人士来说似乎很简单,所以感谢您抽出时间来帮助我。

4个回答

NPN 晶体管的基极-发射极结 (BE) 的行为类似于二极管:

在此处输入图像描述

所以你基本上有这个等效电路:

由电压供电原理图驱动的 LED

如您所见,您的 LED 与电阻器和晶体管的二极管(BE 结)串联。一些电流(取决于您的电阻器的值)通过该电路,使 LED 亮起。

正如The Photon所说,避免这种情况的一种方法是使用 MOSFET。另一种方法是在共发射极配置中使用 NPN 晶体管:

共发射极运行 LED 示意图


从你的这个评论

实际上,我阅读了晶体管的规格,最大基极输入为 5V

我能理解你为什么认为你应该从 4.5V (< 5V) 驱动晶体管的基极。但是只要串联一个电阻,就可以用更高的电压驱动基极。BE 结充当二极管,其两端将有一个固定的电压降(通常为 0.7V)。其余电压将通过电阻器,这也限制了通过 BE 结的电流。

这就是晶体管的真正工作原理——流过基极->发射极的小电流使大电流流过集电极->发射极。

您应该将发射器连接到地,并在集电极和电压源之间放置电阻器和 LED。

编辑

添加的原理图:

在此处输入图像描述

您构建的是一个公共集电极电路,其他人已经试图说服您将其更改为一个公共发射极电路。共发射极确实更适合切换,但如果您牢记几件事,共集电极也可以工作。

虽然共发射极需要不到一伏来驱动晶体管,但共集电极需要更高的电压。如果 LED 的电压为 2 V,则基极需要至少 2.7 V 才能获得最小的发射极电流。要为 LED 获得 20 mA,您需要为 R1 额外增加 20 V,而您没有,因此 R1 必须是较低的值,例如 50Ω. 然后 20 mA 将在 R1 上下降 1 V,并且基极电压必须至少为 3.7 V。然后 R2 上的电压为 0.8 V,基极电流为 800μ一种。

这不是它的工作原理。我们将计算出的基极电流为 800μA 和 20 mA 的集电极(或发射极)电流,这将给出HFE25。但我们不决定多高HFE是,晶体管可以。这是 280 的典型值。所以我们的计算是错误的。

您可以省略 R2。然后基极电压为 4.5 V,发射极电压为 3.8 V。LED 上的电压降为 2 V,R1 的电压为 1.8 V,电流为 36 mA。有点高,让我们把R1增加到90Ω让我们的 20 mA 恢复。

但是没有R2会不会有太多的基极电流?不。要获得 20 mA 集电极电流,我们需要 71μ基极电流,晶体管负责。如果基极电流会因为电源电压增加而增加,那么集电极电流也会增加,因此 R1 上的电压降也会增加。发射极电压将上升并抵消基极电流的增加。当基极电流减小时,会发生类似的自动调节。

因此,R1 间接负责基极电流,并使 R2 变得多余。但是您不能将基极电流计算为 (4.5 V - 0.7 V - 2 V)/R1。从底部看到的电阻是R1× HFE. 这是为什么?假设您将基极电流增加 1μA. 那么集电极电流会增加 280μ一种 (HFE= 280),并且 R1 上的电压降将增加 90Ω ×280μA = 25.2 毫伏。所以从底部看到的电阻是 25.2 mV / 1μA = 25200Ω, 或 280×90Ω.

这就解释了为什么电路中的 LED 灯如此微弱:I = (4.5 V - 0.7 V - 2 V)/(R1× HFE+ R2) = 6μ一种!能亮起来真是个奇迹。

基极-发射极电流流过你的二极管,使它发光。我不知道电阻值,但很可能电阻足够大,可以限制电流。LED 的亮度取决于电流。更多电流,更多光(直到 LED 损坏,然后没有电流和没有光!)

晶体管的基极 - 发射极端子形成一个有效的二极管,因此您描述的电路包含两个二极管(晶体管和 LED)和一个电阻器的串联连接。

关于如何避免 LED 亮起,我不确定您要做什么,所以除了不连接电池之外,我无法提供有意义的建议?:)