Транзисторы
А] Фоторезистор
Штука в левом верхнем углу – фоторезистор. Это такой резистор, сопротивление которого очень больше на свету и очень-очень-очень большое в темноте. Для его подключения используется транзистор.
Потому, что если его подключить параллельно лампочке, лампочка будет гореть всегда:
… потому, что току вовсе не надо лезть в «узкую трубу», т.е резистор с большим сопротивлением, когда рядом есть «широкая труба» (лампочка с много меньшим сопротивлением).
При подключении последовательно лампа не будет гореть никогда, т.к большое сопротивление либо оттянет на себя всё напряжение либо вообще не пропустит ток.
Примерно прикинуть сопротивление фоторезистора (минимум, который на свету) можно по первой картинке.
Падение напряжения на нём U = 1.74V. Падение напряжения на резисторе 100 Ом = 0.07V, т.е протекающей по этой ветке ток = 0.07V/ 100 Ом = 0.0007 A.
Значит сопротивление фоторезистора = U/I = 1.74 /0.0007 = 2486 Ом.
Единственное, что можно сделать из очень большого сопротивления – очень малый ток. В данном случае 0.0007 A (через фоторезистор). Ещё требуются штука, которая способна зафиксировать столь малый ток и как-то отреагировать на него и не реагировать на уж совсем малые токи (протекающие через фоторезистор в темноте, например).
Это и есть транзистор, который даёт возможность протекать по руслу эмиттер-коллектор (от диода на первой картинке вниз) обычному для включения диода току только если по цепи база-коллектор (через фоторезистор и резистор) протекает малый, но не слишком малый ток.
Б] Коэффициент усиления силы тока транзистором.
Сопротивление диода посчитано тут:
http://akostina76.ucoz.ru/publ/22-1-0-60
… Оно 326 Ом.
Значит ток через диод (т.е по цепи эмиттер – коллектор) на свету при горящем светодиоде = 2.3 / 326 = 0.007 A, что в 10 раз больше допустившего это течение тока база – коллектор (путь через фоторезистор).
При этом значение коэффициента усиления того же транзистора при правильном его подключении – 172 раза.
При неправильном, т.е обратном – 23 (эмиттер перепутан с коллектором):
В инструкции к мультиметру написано:
что он это меряет при токе базы = 0.000010A и напряжении 2.8V. При других самых разных токах и напряжениях получаются другие разные значения усиления.
В] Природа коэффициента усиления
Транзистор – это штука, позволяющая управлять объектом (например лампочка с сопротивлением 14 Ом) с помощью объекта (например, фоторезистора) значения сопротивлений которого колеблются возле некого большого значения (например 2486 Ом конкретного фоторезистора).
При параллельном подключении отношение протекающий токов обратно пропорционально отношению сопротивлений (чем больше сопротивление, тем меньше тока там потечёт).
Большее сопротивление = 2486 Ом, меньшее сопротивление = 14 Ом. Значит ток через лампочку будет в 2486/14 = 177 раз больше. И он должен быть включен тем малым током, который поёдут через резистор с большим сопротивлением.
Схема, позволяющая увидеть момент открытия транзистора:
«U100» – падение напряжения на резисторе 100 Ом
»U+» - суммарное падение напряжения на 100 Ом, переменном резисторе и диоде
»Uл» - напряжение на лампе
»мм» - открытие переменного резистора в миллиметрах строительного угла.
«I б-к» - ток через диод и резисторы (база – эмиттер) = U100/100 Ом
«I э-к» - ток через лампу (эмиттер – коллектор) = (Uл / 14 Ом)
«h» - коэффициент усиления тока = I э-к / «I б-к»
«R» - расчётное псевдосопротивление на базе. Пока транзистор не открыт оно большое, т.к до достижения определённых значений ток просто не течёт и сопротивление грубо говоря равно бесконечности.
|
мм
|
U100
|
U+
|
Uл
|
I б-к
|
I э-к
|
h
|
R
|
|
0
|
0
|
4,47
|
0,01
|
0,0000
|
0,00
|
|
|
|
2
|
0
|
4,47
|
0,01
|
0,0000
|
0,00
|
|
|
|
4
|
|
4,47
|
0,01
|
0,0000
|
0,00
|
|
|
|
6
|
|
4,44
|
0,01
|
0,0000
|
0,00
|
|
|
|
8
|
|
4,43
|
0,02
|
0,0000
|
0,00
|
|
|
|
10
|
|
4,43
|
0,02
|
0,0000
|
0,00
|
|
|
|
12
|
|
4,33
|
0,03
|
0,0000
|
0,00
|
|
|
|
14
|
|
4,27
|
0,04
|
0,0000
|
0,00
|
|
|
|
16
|
0,01
|
4,03
|
0,07
|
0,0001
|
0,01
|
50,00
|
40300,00
|
|
18
|
0,03
|
1,71
|
0,26
|
0,0003
|
0,02
|
61,90
|
5700,00
|
|
20
|
0,15
|
2,88
|
2,55
|
0,0015
|
0,18
|
121,43
|
1920,00
|
|
22
|
0,44
|
2,35
|
3,1
|
0,0044
|
0,22
|
50,32
|
534,09
|
Видно что при 20мм происходит скачок параметров, т.е открытие транзистора. Напряжение и ток через лампу резко увеличивается. Соотношение токов достигает максимума (-121 раз). Происходит это всё в момент, когда подключенное к базе сопротивление = 1820 Ом.
На графике напряжение на лампе (Uл) выглядит так:
Момент резкого роста и есть тот момент когда возможна тонкая регулировка малыми изменениями сопротивления. До этого транзистор закрыт и малый рост токов базы вызывает малый же рост тока, подаваемого на лампу. После этого момента транзистор открыт и больше тока чем есть в батарейке и нужно лампочке он дать уже не может даже если через базу пущены очень большие токи.
Видимо, мультиметр показывает максимальное соотношение в момент максимального роста.
Фильм по теме:
https://youtu.be/Zm-n5E4BEos
Г] Другой транзистор
Значение соотношения для красного транзистора:
Данные по аналогичной схеме:
|
мм
|
U100
|
U+
|
Uл
|
I б-к
|
I э-к
|
h
|
R
|
|
0
|
|
4,37
|
0,04
|
0,0000
|
0,00
|
|
|
|
2
|
|
4,47
|
0,04
|
0,0000
|
0,00
|
|
|
|
4
|
|
4,47
|
0,04
|
0,0000
|
0,00
|
|
|
|
6
|
|
4,36
|
0,05
|
0,0000
|
0,00
|
|
|
|
8
|
|
4,34
|
0,05
|
0,0000
|
0,00
|
|
|
|
10
|
|
4,28
|
0,07
|
0,0000
|
0,01
|
|
|
|
12
|
0,01
|
4,23
|
0,09
|
0,0001
|
0,01
|
64,29
|
42300,00
|
|
14
|
0,01
|
4,19
|
0,1
|
0,0001
|
0,01
|
71,43
|
41900,00
|
|
16
|
0,02
|
4,04
|
0,15
|
0,0002
|
0,01
|
53,57
|
20200,00
|
|
18
|
0,03
|
3,89
|
0,22
|
0,0003
|
0,02
|
52,38
|
12966,67
|
|
20
|
0,11
|
3,21
|
1,29
|
0,0011
|
0,09
|
83,77
|
2918,18
|
|
22
|
0,43
|
2,39
|
3,07
|
0,0043
|
0,22
|
51,00
|
555,81
|
|
24
|
0,46
|
2,36
|
3,04
|
0,0046
|
0,22
|
47,20
|
513,04
|
|
