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Ligando led com transistor NPN


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Pessoal fiz um circuito como esta desenhado abaixo usando o transistor NPN 2n3904

O calculo esta bem descrito no desenho, porém o que ocorre é que as medições feitas no multímetro com a montagem realizada não condizem com os cálculos

O resistor de 20k ligado a base do transistor tem sobre ele a tensão de 4,3V e passa 0,215mA como o calculo demonstra

porém no resistor de 100R ligado ao coletor a tensão sobre ele é de somente 0,12V e passa somente 1,2mA o que diverge completamente dos cálculos

poderiam me ajudar por favor

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Para a operação como chave, pode aplicar estas aproximações para o transistor NPN em saturação:

 

 

 

vlTuxWu.gif

 

 

 

Contudo, se sua intenção for acender o LED na região linear, refaça os cálculos convencionais F5Rua4D.gif.

 

 

 

Espero ter ajudado GbhmuXl.gif.

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1 hora atrás, Ismael Garcia disse:

porém no resistor de 100R ligado ao coletor a tensão sobre ele é de somente 0,12V e passa somente 1,2mA o que diverge completamente dos cálculos

A Vce com o transistor ligado direto não fica em 0,7V é bem menos. 

A corrente também depende do led usado. 

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Mas na montagem que eu fiz ocorreu que a tensão sobre o resistor ligado ao coletor é de somente 0,12V e mais de 2V de tensão ficou entre o coletor e a base 

A tensão entre coletor e emissor sendo menor só aumentaria a corrente no coletor 

O problema que no coletor a corrente está dando muito baixa a tensão está dando muito alta 

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21 minutos atrás, Ismael Garcia disse:

2V de tensão ficou entre o coletor e a base 

Pra esse circuito essa tensão não é a mais importante. 

 

21 minutos atrás, Ismael Garcia disse:

A tensão entre coletor e emissor 

Qual é? 

 

 

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A Vce imagino que seja no máximo 0,7

O que eu acho estranho é que nesta montagem que eu fiz 2V fica no Led e somente 0,12V fica no resistor ligado ao coletor, com isso a corrente que passa fica bem pequena 

Somente quando eu baixo a resistência na base que aumenta a corrente no coletor 

Testei diminuir a resistência da base e consegui aumentar a corrente no coletor e até chegar em 20mA

Mas o problema que o ganho está sendo em torno de 5x o que é muito baixo 

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4 horas atrás, Ismael Garcia disse:

2V fica no Led

Tá certo. 

4 horas atrás, Ismael Garcia disse:

Somente quando eu baixo a resistência na base que aumenta a corrente no coletor

É assim mesmo que funciona. 

4 horas atrás, Ismael Garcia disse:

Mas o problema que o ganho está sendo em torno de 5x o que é muito baixo 

Esse transistor que você usa, o 2N3904 tem o ganho baixo mesmo, mas não tanto. Pra essa corrente deveria ter um hfe na casa dos 30.

4 horas atrás, Ismael Garcia disse:

A Vce imagino que seja no máximo 0,7

Da forma que fez usando o emissor comum fica no máximo em 0,3V.

 

 

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No desenho, as tensões de alimentação da base e do coletor coincidem. Logo, o circuito mostrado é precisamente o de polarização fixa do transistor, não o de chave GbhmuXl.gif:

 

 

Apc0llu.png

 

 

Nesse tipo de circuito, a polarização correta do transistor em uma das regiões de operação depende dos valores das resistências. Incluindo a resistência DC do LED, que não é sempre a nominal de operação.

 

 

 

Espero ter ajudado GbhmuXl.gif.

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@Ismael Garcia

 

 

O ganho β de um transistor NPN é igual à corrente no resistor de coletor dividida pela corrente no resistor de base. Tem certeza que fez o cálculo certo F5Rua4D.gif?

 

 

 

O valor típico para o β do 2N3904 é 150, sendo que um modelo real variará entre uma faixa de ganhos de um mínimo a um máximo. Em saturação, o valor de β cai para em torno de 10 vezes menor que o normal.

 

 

 

Espero ter ajudado GbhmuXl.gif.

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Mas ocorre que eu coloquei os resistores na base de forma a fazer que a corrente da base seja em torno de 100x menor que os 20mA do coletor 

Pois se eu colocar 1 resistor de 20k na base a corrente da em torno de 0,2mA que realmente foi o que deu na montagem 

Os cálculos bateram com o experimento na região da base 

Porém divergiram com o que ocorre no coletor 

Os cálculos estão postados na foto que mandei 

O que eu achei muito estranho é que a tensão no resistor do coletor ficou em torno de 0,12V a do Led 2V mas aproximadamente 2,7V ficou no coletor emissor 

Eu não consigo entender porque não ficou grande parte da tensão no resistor 

Pelo fato de ter ficado uma tensão tão baixa no resistor que passou um corrente baixa 

Além disso pelos valores que se deu medindo a Vb tinha ficado em 0,7V enquanto a Vce=2,7V que não faz sentido algum 

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@Ismael Garcia

 

 

Suponha que o LED acenda com 2 V e 20 mA. Então, a resistência total no coletor é, nessas condições:

 

 

 

2U1pH70.gif

 

 

 

No caso, a corrente máxima possível no coletor dependeria da alimentação de 5 V GbhmuXl.gif:

 

 

 

PGigpUh.gif

 

 

 

Perceba a proximidade entre as medidas de 25 mA e 20 mA. O 2N3904 está variando entre as regiões ativa e de saturação, sendo que deve ficar em saturação para acender o LED. Nessa região, vale isto:

 

 

 

MRWt9Nv.gif

 

 

 

Em vez desta relação F5Rua4D.gif:

 

 

 

YW64hEm.gif

 

 

 

Como, por padrão, as partes de um circuito elétrico funcionam simultaneamente, o que deve ser feito é reduzir o resistor de base independentemente do resistor de coletor. Assim, será atingido o estado de overdrive que caracteriza uma chave a transistor.

 

 

 

Espero ter ajudado GbhmuXl.gif.

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@rjjj Não posso usar o transistor como chave na região ativa? Porque meu intuito era realmente usar o minimo de corrente na base para passar 20mA no coletor 

Eu testei diminuir a resistência da base, quando consegui o valor de 20mA no coletor passavam 4mA na base 

Quais resistores eu colocaria na base e no coletor para que entao eu consiga 20mA no coletor e um ganho acima de 50?

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@Ismael Garcia

 

 

Não pelo fato de ser inviável. No fundo, trata-se de uma limitação do transistor bipolar de junção, o BJT, independentemente de ser do tipo NPN ou PNP.

 

 

 

Logo, é melhor que troque pelo transistor de efeito de campo de junção, o JFET. Ele transforma tensão em corrente, em vez de corrente em corrente. A corrente de entrada fica quase nula desse jeito GbhmuXl.gif:

 

 

 

P7gJfql.gif

 

 

 

Espero ter ajudado GbhmuXl.gif.

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@Ismael Garcia

 

 

Alguns multímetros vêm com um medidor de β para transistores comerciais. Para ter um ganho mínimo de 20 em saturação, o 2N3904 que você tem em mãos teria que ter no mínimo β igual a 200. Para acender o LED na região ativa, só mudando o transistor ou a alimentação.

 

 

 

Espero ter ajudado GbhmuXl.gif.

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O que eu preciso fazer na alimentação para ligar na região ativa e assim ter um ganho maior 

Mas eu ainda não entendi uma coisas, tendo 0,2mA na base acredito que ainda estaria na região ativa, pois diminuindo a resistência de base aumenta a corrente nela e com isso estamos saturando mais ainda, que eu saiba quanto menor a corrente na base maior é o ganho

Ainda não entendi porque aos valores que eu deixei não entram na região ativa 

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@Ismael Garcia

 

 

É complexa a situação, pois um projetista não faz circuitos pelo fator β, mas pelos resistores. Se você colocar 1 Ω no coletor e 8,2 kΩ na base, o LED provavelmente acenderá na região ativa. Isso, porém, é uma péssima prática, pois com outro 2N3904 em mãos o LED poderá não acender ou até queimar.

 

 

 

Espero ter ajudado GbhmuXl.gif.

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@Ismael Garcia

 

 

Teste com 1 Ω em série com o LED e 8,2 kΩ na base. Estimo resultados por volta de 0,5 mA na base e 20 mA no coletor. Região ativa, com ganho de 40 (β nominal) e tensão coletor-emissor em torno de 3 V.

 

 

 

Espero ter ajudado GbhmuXl.gif.

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1 hora atrás, Ismael Garcia disse:

Eu Queria ao menos fazer uma montagem em que se tenha 20mA no coletor e no máximo 1mA na base

Usa outro modelo de transistor com ganho maior, por exemplo o BC548C. 

Ou então faça um Darlington com dois desses 2N3904. 

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Bem, fiz outra simulação aqui ....

 

Pra dar o valor que voce disse,  0,12 V e  1.2 mA no coletor o erro está no seu Rc, que ao invés de 100 voce tá usando 1000R ( 1K )

 

Se está usando um simulador faça o teste com essa troca, e se está apenas calculando no papel  certifique-se que a vírgula não pulou uma casa .

 

'_'

 

 

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