Anomalías al usar el transistor como interruptor

Aquí hay varias cosas que están sucediendo:

1. Cuando el interruptor está abierto, la base está flotando, por lo que Vbe no está bien definido. Puede haber una pequeña carga / voltaje restante desde la última vez que se cerró el interruptor, o desde la capacitancia a los alrededores. Esto tenderá a encender el transistor aunque el interruptor esté abierto.

2. La unión colector-base es como un diodo de polarización inversa: la fuga ocurrirá de colector a base (\ $ I_ {CB} \ $) y (ya que la base flota) esta corriente debe ir al emisor, aparece como una corriente de emisor de base (\ $ I_ {BE} = I_ {CB} \ $). Esto se amplifica como una corriente de colector-emisor de aproximadamente \ $ I_ {CE} = h_ {FE} I_ {CB} \ $. Esto será peor a temperaturas más altas.

Para reducir 1 y 2, intente agregar una resistencia desde la base a gnd (por ejemplo, 10 kOhm).

3. El voltímetro que está utilizando afecta al circuito, ya que parece ser una resistencia en paralelo. Si es posible, mida los voltajes a través del LED y el transistor simultáneamente con dos voltímetros; los valores deberían al menos sumarse (aunque el comportamiento del circuito aún se modificará al introducir corrientes en derivación).

4. El LED tiene una relación exponencial de voltaje-corriente, mientras que la resistencia es lineal. Una pequeña corriente de fuga causará una mayor caída de voltaje en el LED que en la resistencia.

Por ejemplo, 1 uA daría un valor incalculable de 0,1 mV a través de la resistencia, pero quizás 1 V a través del LED.

Para un problema similar, vea esto: Caída de voltaje en el LED en circuito abierto

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También tenga en cuenta: en condiciones de luz brillante, un LED puede generar su propio voltaje, lo que confundiría la situación, pero no creo que esté sucediendo aquí (aunque podría verificarlo fácilmente).

En teoría, si se corta el transistor, no debería haber corriente de colector. Sin embargo, en la vida real, habrá una pequeña corriente de fuga, aparentemente suficiente para desarrollar 1,3 voltios en el LED, pero solo para desarrollar unos pocos milivoltios en R2, que se ignora.

Las polaridades mostradas en R1 y R2 son las que existirían si se cerrara el interruptor, para producir una corriente de base y el voltaje a través de R2 desde la corriente de colector resultante.

1), 4) En primer lugar, creo que debes saber que estás tratando con dos resistencias no lineales aquí: las uniones CE y BE del transistor.

La unión CE del transistor se puede modelar como un diodo, así como la unión BE, un componente eléctrico que no sigue la ley de Ohm.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Tanto el LED como la unión están apagados en su caso, lo que significa que ambos tienen un gran valor de resistencia en comparación con R1 (varios millones de Ω son un valor típico). Solo después de que se aplique un cierto voltaje a los terminales correctos, esto cambiará (~ 1.8 V para el LED promedio y ~ 0.6 V a la base del transistor). Dado que los tres comparten la misma corriente (que, en la práctica, es ≠ 0 pero tiene un valor muy pequeño, en el orden de nA), puede calcular que la caída de voltaje de la resistencia es despreciable en comparación con las de los otros dos componentes.

2) Usaste cables, ¿verdad? Tienen su propia resistencia a los parásitos en la práctica y también lo hacen los contactos de las placas de pruebas, de ahí la existencia de una pequeña caída de voltaje "desconocida" adicional.

4) El ruido ambiental eléctrico puede cambiar el potencial de la base ya que está flotando, lo que lo hace más negativo que el terminal de tierra

^{simular este circuito}