KAPITEL 2 MTU AB

KAPITEL 2 MTU AB 2007 29

HALVLEDARE De komponenter som vi hittills behandlat är motstånd av olika slag, lampor samt batterier. Det kan diskuteras om batteriet ska kallas komponent. Motstånd är den komponent som används mest i elektronisk apparatur. Motståndet är en passiv komponent. Det kan bara bromsa de elektriska signalerna. Aktiva komponenter är sådana som kan påverka de elektriska signalerna. Den första aktiva komponenten var elektronröret. Efter transistorns erövring av världen har röret förlorat större delen av sin marknad och återfinns nu endast i speciell apparatur, t.ex. sådan där det förekommer mycket höga frekvenser. Utan transistorn och andra halvledare skulle elektroniken inte kunnat få den enorma betydelse som den har i dagens moderna samhälle. Under de ca femtio år som transistorn har funnits, har den utvecklats på ett sätt som vida överträffar alla förväntningar som kunde ställas i början på femtiotalet. DIODEN Transistorn är alltså en halvledare. Dioden hör också till gruppen halvledare. Dioden kallas ibland strömventil och den benämningen är ganska bra, eftersom den beskriver vad dioden gör, dvs släpper igenom ström åt ena hållet men inte åt det andra. Att den släpper igenom ström betyder att motståndet är lågt. Att den inte släpper igenom ström innebär att motståndet är högt. Schemasymbol vanlig diod zenerdiod lysdiod UPPBYGGNADEN AV HALVLEDARE Elektronernas vandring är det som åstadkommer strömmen. Men det är inte alla elektroner förunnat att få delta i denna vandring. En annan viktig uppgift för elektronen är nämligen att hålla ihop atomen så att den inte faller sönder. Isolatorer är dåliga ledare, vilket beror på att det i dem inte finns några valenselektroner över som kan vandra och därmed bilda ström. En god ledare, t.ex. en metall, har minst en fri valenselektron per atom. Mellan dessa ytterligheter finns halvledaren, där valenselektronerna egentligen har till uppgift att hålla samman atomerna. En och annan kan emellertid få "ledigt" för att vandra och bli till ström. (Valenselektoroner är elektronerna i det yttre skalet på atomen) 30 MTU AB 2007

I figuren nedan finns ett antal kiselatomer (kisel har den kemiska beteckningen Si). Mellan två kärnor finns två elektroner. Om en spänning trycker på, kan vissa av dessa elektroner som sagt få "ledigt" och ge sig ut på vandring. I detta fall har vi att göra med en kristall, dvs ett material där atomerna ligger prydligt ordnade i ett bestämt mönster. Det är ganska svårt att få ström att flyta när det ser ut som på bilden. N-OMRÅDE Vad händer om vi byter ut ett par av kiselatomerna mot fosforatomer som har fem valenselektroner? (Fosfor har den kemiska beteckningen P). Detta kallas för doping. Jo, det behövs enbart fyra valenselektroner för att kristallen ska vara likformigt ordnad. Den femte valenselektronen är ledig och kan röra sig fritt. Överskottselektroner kan röra sig ganska fritt, och eftersom elektronerna har en negativ laddning, är det naturligt att säga att kiselkristallen är N-dopad (N står för negativ). MTU AB 2007 31

P-OMRÅDE Ett annat sätt att locka ut elektronerna på äventyr är att istället för ett femvärt ämne ta ett trevärt, t.ex. bor eller aluminium som alltså bara har tre yttre valenselektroner. Kan elektronerna röra sig när det inte ens finns tillräckligt med elektroner för bindning? Där den fjärde valenselektronen skulle ha befunnit sig är ett tomrum, ett hål - som den tekniska benämningen lyder - och detta hål utnyttjas av elektronerna. Elektronen rör sig ett stycke, hittar ett hål och "hoppar" ner. När den "vilat" en stund kan den hoppa till ett annat hål. Genom att på detta sätt hoppa från hål till hål kan den delta i bindningen och ändå vara ute och röra på sig. Vad händer med hålen? Jo, de rör sig i motsatt riktning. Om en kristall tillförs ett ämne som har ett mindre antal elektroner än vad kristallens egna atomer har, säger man att materialet P-dopas. P står för positiv. Slutsatsen kan dras att hålen betraktas som positiva laddningsbärare. Tänk dig en rad med "gropar" (hål) där varje grop, utom en, är fylld med en kula (elektron). PN-ÖVERGÅNG En PN-övergång får man helt enkelt genom att ta två typer av material, ett av P-typ och ett annat av N-typ och sammanfoga dem. Se bild nedan. 32 MTU AB 2007

Till denna PN-övergång ska vi nu ansluta ett batteri. Det finns två möjligheter att ansluta ett batteri till denna komponent. Den första kan studeras i bilden överst på denna sida. Som synes har vi anslutit + på batteriet till P-sidan och - till N-sidan. Strömriktningen som går från + på batteriet är utmärkt med en pil. Inuti PN-övergången har vi ritat in rörelseriktningen hos elektronerna (N) och hålen (P). Elektronerna går i motsatt riktning mot strömmen medan hålen följer strömmens riktning. Vad händer nu vid PN-övergången? Jo, hål och elektroner möts och neutraliserar varandra, dvs elektronerna "hoppar ner" i hålen. Detta håller på så länge vi har batteriet anslutet. Detta kallas framriktningen. Det andra sättet att ansluta batteriet på kan du se här: Hål och elektroner rör sig här i riktning från varandra. Vad innebär detta? I övergångsområdet mellan P- och N-materialet finns inga hål kvar för elektronerna att hoppa ner i. Det finns förresten heller inga elektroner som kan hoppa! Ström är elektroner som rör sig, och eftersom elektroner behöver hål för att kunna röra sig, kan vi av förestående text dra slutsatsen att om batteriet är kopplat till en PN-övergång som i den nedre bilden, får vi ingen ström att flyta. Detta kallas backriktningen. MTU AB 2007 33

MERA OM PN-ÖVERGÅNGEN Gränsen mellan N och P. Orsaken till att dioden inte börjar leda i framriktningen innan det att spänningen överstiger ca 0,5 volt är den spänning som uppstår i PN-övergången. Spänningen kallas spärrspänning. Spärrspänningen orsakas av en laddningsförflyttning som uppstår vid PN-övergången och i själva övergången uppstår ett spärrskikt. SPÄRRSKIKTETS UPPKOMST De fria elektronerna i N-materialet som finns närmast P-materialet attraheras av de positiva laddningarna där och passerar PN-övergången. Detta innebär att atomerna övergår till att bli joner. JONER När vi tar bort elektroner från atomerna övergår dessa till att bli joner, vilka aldrig är elektriskt neutrala.tar vi bort elektroner får vi en positiv jon, tillför vi elektroner till en atom får vi en negativ jon. ATOMEN ÄR ELEKTRISKT NEUTRAL När den positiva laddningsbäraren fylls ut med en elektron blir den 3-värda atomen en negativ jon. När den 5-värda atomen förlorar en laddningsbärare blir den en positiv jon. Mellan dessa rader av joner uppstår en elektrisk laddning,uspärr, och därmed ett elektriskt fält. För kiseldioder gäller att Uspärr 0,5 volt. LÄCKSTRÖM Vid absoluta 0-punkten (-273 C) är halvledare perfekta isolatorer. Rumstemperatur är ju betydligt högre - det frigörs laddningsbärare - i N-området får vi fria positiva laddningsbärare. I P-området negativa laddningsbärare. För dessa är backriktningen en framriktning varför en ström kan flyta - denna ström är mycket liten (kallas läckström) i storleksordningen några na. Dessa laddningsbärare är betydligt färre än de vi fick vid dopningen och kallas för minoritets-laddningsbärare. Dessa ger upphov till en backström IR.(Läckströmmen) Ökar temp ökar minoritetsladdningsbärarna varvid backströmen ökar. 34 MTU AB 2007

OLIKA TYPER AV DIODER Det som vi just beskrivet är en halvledardiod som leder eller stoppar ström, beroende på hur vi ansluter den. Som du ser är dioden till höger ringmärkt. Märket motsvarar pilspetsen på symbolen i mitten. Principbild Schemasymbol I verkligheten Anod Katod Den vanliga halvledardioden förekommer i en mängd olika former. Bilden nedan visar fem vanliga typer. MÄTNING PÅ VANLIG DIOD Om vi kopplar som i fallet A, kommer ström att flyta, medan vi i fallet B inte kommer att få någon ström alls. (Motståndet i kretsen är till för att begränsa strömmen.) Med ett vanligt analogt universalinstrument kan man kontrollera om en diod är hel: Ställ in instrumentet på mätning av resistans (x1). Mät sedan över dioden, växla mätsladdarnas polaritet och mät igen. Om dioden är hel skall resistansen vara oändlig åt ena hållet och 10-20 ohm åt andra hållet. På digitala multimetrar finns oftast ett speciellt mätområde för dioder, eftersom man inte med dessa kan mäta dioder på resistansområdet. Mätvärdet som då visas är inte ohm, utan framspänningsfallet i volt. Tumregel: En diod släpper endast igenom ström i pilens riktning MTU AB 2007 35

Vi vet också sedan tidigare att vi måste ha en spänning för att få ström att flyta. Vi ska nu mäta upp spänning och ström över, respektive genom en diod. Bilden nedan visar principschemat. Med potentiometern kan du variera spänningen mellan A och B 0 till 6 volt. Uppgiften är nu att mäta spänning och ström vid olika inställningar på potentiometern. När mätningarna slutförts vänds dioden och mätningen görs om. Resultatet pekar på samma förhållande som vi tidigare kunnat konstatera, nämligen att det endast behövs en liten spänning för att få hög ström när dioden är förspänd (som i den första mätserien), medan vid backspänning (andra mätserien) ingen ström alls flyter genom dioden trots en hög spänning. ZENERDIOD Schemasymbol I vårt förra experiment med dioden kunde vi bara komma upp i 6 volt. Om vi hade kunnat gå upp högre, skulle vi vid ett tillräckligt högt värde ha fått ett så kallat genombrott, vilket innebär ett överslag i det område i PN-övergången som saknar både hål och elektroner. För en vanlig diod betyder ett sådant överslag att den förstörs, men det finns en annan typ av diod där ett överslag alltid sker vid en viss backspänning, nämligen Zenerdioden. Zenerdioden förstörs inte vid överslaget, vilket är dess speciella finess. Zenerdiodens huvudsakliga användningsområde ligger i spänningsreglering i värden från ca 2 till 200 V. MÄTNING PÅ ZENERDIOD Om vi gör samma experiment som det förra men byter ut dioden mot en 3,3 volts zenerdiod kommer vi att få samma resultat med dioden kopplad i framriktningen. Kopplar vi däremot dioden i backriktningen kommer resultatet att först bli detsamma som en backspänd diod (tills vi uppnår zenerspänningen, 3,3 volt) därefter sker ett genombrott och strömmen ökar drastiskt. Även om vi vrider på potentiometern ytterligare kommer spänningen att vara konstant samtidigt som strömmen ökar ytterligare. Detta är vitsen med en zenerdiod, att den håller konstant spänning, diodens zenerspänning. OBS! Strömökningen i backriktningen blir så våldsam att man alltid måste koppla in en strömbegränsande resistor i serie med zenerdioden. Denna resistor kallas vanligen för serieresistor. R S min = Serieresistor (minsta värdet) U in max = Inspänning (högst värdet) U Z = Zenerspänning I Z max = Max zenerström 36 MTU AB 2007

LYSDIOD Schemasymbol En tredje typ av diod är lysdioden - och som namnet anger avger den ljus. Man har funnit att om man gör P- och N-områderna lite speciella, utsänds ljus när elektronen hoppar ner i ett hål vid PN-övergången. Man tillverkar lysdioderna så att man ska kunna se PNövergången, men eftersom denna är mycket liten, och för att man bättre ska kunna se den, bygger man in något linsliknande i kapseln. Det engelska namnet för lysdiod är "Light Emitting Diod". Ordagrant översatt betyder det Ljus Emitterande Diod, förkortat LED. Den förkortningen känner du säkert igen från klockor, fickräknare samt s k LED-stege som ofta förekommer på ljudutrustning. I CD-spelare och CD-ROM sitter lysdioder som alstrar den laserstråle som läser den digitala informationen som är lagrad på disken Lysdioderna tål vanligtvis endast några få volts spänning och några tiotal milliampere ström. I lysdioden blir det som i zenerdioden en strömrusning - men i framriktningen därför måste man alltid koppla en strömbegränsande resistor i serie med lysdioden. Detta är något man bör se upp med när man experimenterar. Lysdioder finns i följande färger: Infrarött (för ögat osynligt ljus), används bl.a. som ljuskälla till avståndsmätare, dörröppnare, tjuvlarm mm. Lämpliga att använda med fotodetektorer. Rött. Orange. Gult. Grönt. Blått. Naturligtvis finns det alla varianter mellan dessa olika färger, t.ex. blågrönt. Det har visat sig vara mycket svårt att tillverka lysdioder som avger blått ljus. Dessa är byggda av kiselkarbid och har låg verkningsgrad och dessutom mycket dyra. Lysdioder tillverkas vanligen av galliumarsenid-föreningar Lysdioden är polär d.v.s den måste polvändas rätt. Led måste kopplas i framriktningen. Led klarar inte att kopplas i backriktningen - U rmax är ytterst liten. Led är strömstyrd (Ej som glödlampan) Led har som Zenerdioden en strömrusning - men i framriktningen. Led måste kopplas i serie med en strömbegränsande resistor. Led aldrig över I fmax Typvärden: U F = 1,6 Volt I F = 20 ma U = 6 Volt (Resistor Serie ) MTU AB 2007 37

VAL AV DIOD När man ska använda en diod bör man göra klart för sig vilka krav som kommer att ställas på den. För en vanlig diod gäller det främst hur hög backspänning den ska tåla och vidare hur mycket ström man kan tänkas vilja köra i framriktningen. De värden vi är intresserade av finner vi i databladen under rubrikerna U piv, som anger hur stor backspänning dioden tål - eller, för zenerdioden, vid vilken spänning ett genomslag sker - samt I F, där vi kan se hur hög ström dioden tål. För zenerdioderna ser vi här vilken effekt de tål. Typ Best.nr. Art(1) storlek Upiv(2) V I F (3) Anm.(4) OA 90 70-0313-0 G 4 20 8 ma OA 91 70-0314-8 G 4 90 50 ma OA 95 70-0315-5 G 4 90 50 ma OA 182 70-0308-0 G 4 80 150mA OA 182B 70-0309-8 G 44 65 120mA SiD01K 70-0317-1 S 13 600 4.5A SiD01K/KL01 70-0318-9 S 18 600 7A SiD02K 70-0320-5 S 13 600 6A SiD02K/KL01 70-0329-6 S 18 600 9.5A SiD02L 70-0506-9 S 13 400 6A SiD03K 70-0324-7 S 32 600 7.5A SiD03LB 70-0507-7 S 32 600 7.5A 1N645 70-0069-8 S 8 225 400mA 1N659 70-0072-2 S 8 50 100mA Zenerdioder 1N746A 70-0073-0 S,Z 8 3,3 0,4W 5% 1N748A 70-0074-8 S,Z 8 3,9 0,4W 5% 1N749A 70-0075-5 S,Z 8 4,3 0,4W 5% 1N750A 70-0076-3 S,Z 8 4,7 0,4W 5% 1N751A 70-0077-1 S,Z 8 5,1 0,4W 5% I schemat på sidan 36 rekommenderade vi dioden ln4148, vilken tål 73 volt i backspänning och klarar en maximal framström på 115mA. Vi kunde lika väl ha tagit ln4007, som tål 1000 volt och 1 A. Hade vi däremot tänkt byta ut en diod i en apparat för 300 volt och 0,5A hade vi inte kunnat använda ln4148 - men däremot ln4007! Beträffande zenerdioderna intresserar vi oss i första hand för vid vilken spänning den "bryter igenom" och i andra hand hur stor ström den tål i backriktningen. För zenerdioden talar man endast om denna ström eftersom den ju alltid arbetar i backriktningen. Problemet med zenerdioder är att man inte anger strömtåligheten - istället uppges vilken effekt dioden tål. Hur skall då vi kunna räkna ut hur mycket ström den tål? Svaret är enkelt, vi använder oss av: 38 MTU AB 2007

EFFEKTTRIANGELN...som är en variant på Ohms triangel: Triangeln fungerar på samma sätt som den vi använde för Ohms lag. Zenerdioden ln751 A har zenerspänningen 5,1 volt och tål 0,4 W. Hur stor ström tål den? Du får: Zenerdioden tål alltså 78 ma. LITE MERA OM DIODER När backspänningen ökar växer spärrskiktet och det elektriska fältet i dioden ökar. Fortsätter ökningen blir det elektriska fältet så stort att valenselektronrena i kristallstrukturen slits loss från sina bindningar och kristallen havererar - dioden förstörs. Komponenter av kisel får aldrig utsättas för temperaturer över 150 C eftersom kristallstrukturen då bryts ner och komponenten förstörs. P tot på vanlig diod = U F x I F (U F 0,6 V) MTU AB 2007 39

TRANSISTORN Schemasymbol transistor (NPN) Vid en framspänd diod vandrar elektronerna och hålen mot varandra vid PN-övergången. När de möts tar de ut varandra och det sker en s.k. rekombination - och ström kan flyta genom dioden! Vid en backspänd diod töms P-området på hål och N-området på elektroner och PNövergången blir ett s.k. utarmningsområde. Ingen ström kan flyta genom dioden. Vi ska nu se vad som händer i en transistor, som i princip är två dioder vända mot varandra. Vi har alltså här två PN-övergångar. Till varje "bit" finns anslutningar. De betecknas med bokstäverna E, B, och K och står för de vedertagna benämningarna Emitter, Bas och Kollektor (den senare betecknas även ofta med C, som är begynnelsebokstaven i det engelska ordet Collector). Transistor BC107. T.v. hur den ser ut snett uppifrån. T.h. "principbild" som visar transistorn underifrån samt vad som är Bas, Emitter och Kollektor. 40 MTU AB 2007

EXPERIMENT MED EN TRANSISTOR Första steget i undersökningen av transistorn blir att koppla på en spänning mellan emittern och kollektorn. Vi börjar med att ansluta transistorn, batteriet (6 V) och instrumentet så som visas i bilden här nedan. Lämplig transistor är BC 107. Den har formen av en plåthylsa med en liten tagg på. Till vänster på bild visas hur den ser ut snett uppifrån. Till höger på samma bild visas hur den ser ut underifrån. Inuti ringen på den högra bilden finns tre små prickar och vid varje prick en bokstav. Emittern är placerad närmast taggen, basen sitter i mitten och kollektorn finns längst till höger. Inkopplingarna varierar mellan olika transistorer. Experiment med en transistor. Som du ser i bilden ovan har vi också ritat ut elektronernas riktning i N-områderna och riktningen på hålen i P-området. Vid PN-övergången mellan bas och emitter är allt i sin ordning. Där skulle en ström kunna passera. Det är inte lika lyckat vid PN-övergången mellan bas och kollektor eftersom den är backspänd. Vi har alltså ett utarmningsområde i den övergången, och som vi vet räcker det att motståndet är högt någonstans för att strömmen inte ska komma fram. Om man däremot låter en mycket liten ström gå från basen till emittern, vilket ju är en tillåten riktning för strömmen i den PN-övergången, kommer vissa av elektronerna att fortsätta för långt och hamna i utarmningsområdet mellan bas och kollektor. En mängd hål och elektroner passar då på att "hoppa över" detta utarmningsområde. Vi kan alltså genom att låta en liten ström passera mellan bas och emitter få en mycket större ström att gå från kollektor till emitter. MTU AB 2007 41

OLIKA TYPER AV TRANSISTORER PNP-transistorn Schemasymbol för PNP-transistor. OBS - riktningen på pilen Vi har hittills talat om s.k. NPN-transistorer. (Först ett N-område, sedan ett P -område och slutligen ännu ett N-område, NPN!) Det finns naturligtvis ingenting som hindrar att man gör precis tvärtom - och då får man en PNP-transistor! Vill man använda en sådan transistor måste man tänka på att vända batteriet rätt, dvs tvärtemot NPN-situationen Det är två saker vi ber dig observera: För det första att pilen i transistorsymbolen är vänd inåt (på en symbol för en NPN-transistor är den vänd utåt). För det andra att polerna på batteriet är omvända. I övrigt fungerar denna krets likadant som den förra. PNP-transistorn uppkopplad i en krets, Observera batteriets polaritet samt pilen i transistorns schemasymbol. Elektriskt är det alltså stor skillnad på NPN- och PNP-transistorer, eftersom de kräver omvänd polaritet, men för övrigt är de lika användbara. I stereoförstärkare sitter nästan alltid parvis en NPN- och PNP-transistor som slutförstärkare GERMANIUM- OCH KISELTRANSISTORER Under transistorns barndom tillverkades nästan uteslutande germaniumtransistorer. På senare år har man övergått till kiseltransistorer. Kiseltransistorn är klart överlägsen germaniumtransistorn. Germanium är dessutom ett giftigt och miljöfarligt ämne. 42 MTU AB 2007

VAL AV TRANSISTOR Det är inte bara strömförstärkningsfaktorn (h FE ) man ska ta hänsyn till vid valet av transistor. Det finns även andra värden man ska titta på, och man ska vara medveten om att ingen transistor är fullkomlig - den kan inte ha överlägsna prestanda i alla avseenden. Det finns t.ex. transistorer som är snabba, som tål hög effekt eller hög spänning. De viktigaste faktorerna som påverkar valet av transistor eller byte av transistor i en apparat är följande: strömförstärkningsfaktorn (h FE ) gränsfrekvens (f T ) kollektorström (I C ) maxspänning (U CEO ) maxeffekt (P tot ) Den första punkten har vi redan talat om. Där vill man ju ha ett så högt värde som möjligt. Gränsfrekvensen (f T ) kommer in när man ska förstärka växelspännings-signaler, vilket är det vanligaste, t.ex. ljud. Ska man byta ut en transistor som sitter i en radio och där förstärker antennsignaler på FM-bandet, som är på ungefär 100 MHz (Megahertz = 1 miljon svängningar per sekund), så duger inte en AC 125 (se tabell sid 44). Den transistorn har en gränsfrekvens på 1,7 MHz. Ett högt värde på gränsfrekvensen är att rekommendera i detta fall. I vårt experiment med transistorn använde vi 6 volt mellan emitter och kollektor. Detta var en lätt uppgift för transistor BC 107 eftersom den klarar 45 volt innan dess "hälsotillstånd" snabbt försämras. Max-spänningsvärdet betecknas U CEO. På samma sätt gäller med strömmen genom kollektorn till emittern att den inte får överstiga ett värde som kallas I C. För BC 107 ligger detta värde på 0,1 A (100mA). MTU AB 2007 43

I bilden på föregående sida har vi markerat det område som både kollektorström I C, och kollektor-emitterspänning U CEO måste hålla sig inom. Det tillåtna, skuggade, området betecknas "B". Som synes på bilden finns det ett område "A" som ligger under 45 volt och under 100 ma men som ändå inte är tillåtet. Här kommer det sista värdet in i bilden som man bedömer vid val av transistor, nämligen hur stor effekt (mäts i watt), som transistorn tål. Effekten P får man genom att multiplicera spänningen (över kollektor-emitter) med kollektorströmmen. Effekten värmer upp transistorn och vid för hög värme skadas den. Om man t.ex. på en BC 107 lägger en spänning U CEO på 30 volt och låter strömmen I C gå upp till 100 ma får man en effekt (P) på 3 Watt. Detta är tio gånger så hög effekt som de transistorn tål och då har man fått en s.k. "indiankoppling". -Transistorn kommer att ge ifrån sig röksignaler och "brinna upp". S 20 TRANSISTOR P t U CEO I C f T Typ Best.nr. Art Storlek W V A MHz h FE AC 125 71-0183-5 G,PNP 62 TO1 0,5 32 0,1 1,7 100 AC 126 71-0184-3 G,PNP 62 TO1 0,5 32 0,1 2,3 140 AC 132 71-0189-2 G,PNP 62 TO1 0,5 32 0,2 2 135 BC 107A 71-0225-4 S,NPN 49TO18 0,3 45 0,1 300 150 BC 107B 71-0226-2 S,NPN 49TO18 0,3 45 0,1 300 200 BC 108A 71-0227-0 S,NPN 49TO18 0,3 20 0,1 300 180 BC 108B 71-0228-8 S,NPN 49TO18 0,3 20 0,1 300 290 BC 108C 71-0229-6 S,NPN 49TO18 0,3 20 0,1 300 520 G=Germanium S=Kisel LJUSREGLERING MED TRANSISTOR Vi ska bygga en förstärkare - inte en HiFi-förstärkare utan en som reglerar ljusstyrkan hos en liten glödlampa. Schemat finns här nedan. Så till problemet: Hur stort är motståndet R om lampan ska lysa maximalt när potentiometern står inställd på maximalt läge och strömförstärknings-faktorn är 100? 44 MTU AB 2007

Förfäras nu inte! Du har de erforderliga kunskaperna för att kunna lösa problemet! Vid problemlösningar av det här slaget bör man gå systematiskt tillväga. Vi ger här ett förslag till en modell som kan användas även i andra sammanhang: 1. Lampan har effekten 1,2W och ska ha en spänning på 4V. Om vi använder oss av "effekttriangeln" ser vi att strömmen blir: Detta är vår kollektorström. 2. Tidigare i detta kapitel lärde vi oss att basströmmen är kollektorströmmen delat med strömförstärkningsfaktorn. Det ger oss: = basströmmen. 3. Spänningen som kommer från potentiometern ska delas mellan motståndet och över transistorn (bas - emitter). Som tumregel sätter man alltid bas - emitterspänningen för en kiseltransistor till 0,6V, vilket också är markerat i schemat. Maximal spänning från potentiometern är 4,5V. Den spänning som R får när transistorn tagit sina 0,6V är resten, d.v.s.: 4. Vi vet att vid "fullt skaft" ska basströmmen, samma ström som går genom R, vara 0,003A och vi vet också att spänningsfallet över R ska vara 3,9V. Med hjälp av Ohms lag- och kanske även lite hjälp av Ohms triangel, får vi fram värdet på R så här: Svaret på vårt problem blir alltså 1300. Men nu har vi fått ett nytt problem! 1300 är inget standardvärde på motstånd. Det finns alltså inte att köpa! Det värde som ligger närmast är 1500 (1,5K) och vi får nöja oss med det. MTU AB 2007 45

46 MTU AB 2007