概要
トランジスタの使い方を簡単に学ぶために Lチカ回路にトランジスタを組み合わせて動作させてみました
負荷の高い抵抗を使って小さな電流を作りそこからトランジスタを使って電流を増幅し LED を点灯させてみます
環境
- トランジスタ 2N5088
- 抵抗 (47, 330, 470, 1k, 330k)
- 赤色LED
実験で使う回路
電源は単三電池 2 本 (約 1.5v + 1.5v = 3V) を使用します
単純な Lチカの回路になります
電流の計測が必要になるので以下のような感じで LED に流れる電流を測れるようにしておきます
電流計は直列に接続する必要があるのでご注意を
電流を計測する
まずは抵抗の値を変えて LED に流れる電流を計測していきます
47オーム
30mA
やはり抵抗が小さいと流れる電流も大きくなるので LED もだいぶ明るくなります
330オーム
7mA
写真でもわかるくらい明るさがなくなったと思います
470オーム
5mA
330 オームとそこまで変わらない感じでしたが電流は少し少なくなっています
1kオーム
2mA
明るさもだいぶなくなりました
330kオーム
?
自分の電流計だとほとんど針が振れなかったので計測不能でした
写真だと全くわかりませんがすごい小さい明かりが点灯しています
トランジスタあり
今回は 330k オームを使った場合に LED を点灯させようと思います
トランジスタを使うことで電流を増幅させ点灯させる感じです
使用するトランジスタ
手元にあるトランジスタが 2N5088 しかないので今回はこれを使います
そもそもトランジスタを電流増幅部品として使っていますがトランジスタ自体は増幅というよりも電流の値を調整するための部品かなと思います
データシートを見ると増幅率は 300 倍ほどあるようです
頑張れば 900 倍くらいはいけるそうです
今回は電圧も低めなので 300 倍あれば十分です
写真左から「エミッタ」「ベース」「コレクタ」になります
回路作成
トランジスタを使った回路を作成します
2N5088 は NPN トランジスタなのでベースにプラスエミッタ、コミッタにマイナス側の端子を接続します
またベースに 330k オームの抵抗を挟んで先程計測した超微量な電流を流します
そうすることでエミッタとコミッタ間に増幅した電流が流れるようになります
回路図的には以下のような感じです
電流の計測
下の写真のコレクタと LED のカソード部分にある緑の配線部分を電流計に変えて計測しました
結果は「8mA」ほど流れました
だいたい 330 オームを使っている場合と同じくらいの明るさになりました
300 倍の増幅率だとすると 8mA / 300 = 0.027mA がもともとの L チカ回路で流れていた電流かなと予測できます
おまけ: 10kオーム
もう少し小さい抵抗があったのでやってみました
これだと増幅後は 50mA も流れたので明るさもかなり変わったので実験の変化としてはわかりやすかったです
ただ 50mA も LED に流すのはあまり意味がないし壊れる可能性があるので実際の回路では 20mA 程度が流れるようにしましょう
最後に
トランジスタの使い方の基本を学ぶために Lチカ回路でトランジスタを使ってみました
簡単な回路を使って変化を確認することで使い方の理解がより深まると思います
今回は LED で試しましたが少し大きめの電流が必要なアクチュエータなどでよく使われるイメージがあります
なのでトランジスタを使えるようになると大きな電力が必要な部品や回路を動作させることもできるようになるので覚えておいて損はないかなと思います
ただ大きな電流を流せば流すほど電源の電圧降下が早まりバッテリーなどの消耗も早くなるのでそこは電源の容量とも相談しながら回路を作成すると良いかなと思います
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