Λύσεις — Άσκηση 5 · Δίοδοι ΚΑΙ Τρανζίστορ (σελ. 28-31) – ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΥΤΟΜΑΤΙΣΜΟΥ – ΤΕΤΡΑΔΙΟ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Β΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Άσκηση 5 · Δίοδοι ΚΑΙ Τρανζίστορ (σελ. 28-31)

Απαντήσεις για διόδους & τρανζίστορ.

Εργασία 4 · Ορθή τάση της διόδου D1

Ερώτηση: Να μετρηθεί με βολτόμετρο η ορθή τάση VD1 στη δίοδο D1 και να συγκριθεί με αυτή που βρέθηκε στο ερώτημα 1.

Απάντηση:

• Στο ερώτημα 1 η ορθή πτώση τάσης μετρήθηκε με τη λειτουργία ελέγχου διόδων του πολύμετρου, δηλαδή με πολύ μικρό ρεύμα (τυπικά περίπου 0,5V έως 0,7V για πυρίτιο).
• Στη συνδεσμολογία (α) η δίοδος D1 (1Ν4007) διαρρέεται από το ρεύμα του φορτίου (λάμπα 12V/100mA), δηλαδή από πολύ μεγαλύτερο ρεύμα.
• Γι' αυτό η \( V_{D1} \) που μετράμε με το βολτόμετρο βγαίνει λίγο μεγαλύτερη από την τιμή του ερωτήματος 1 (περίπου 0,7V έως 0,9V), χωρίς να ξεπερνά την ορθή τάση \( V_F \approx 1V \) που δίνουν οι Πληροφορίες της άσκησης.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η VD1 υπό φορτίο βγαίνει λίγο μεγαλύτερη από την τιμή του ελέγχου διόδων, γιατί η ορθή τάση αυξάνεται με το ορθό ρεύμα (έως περίπου VF ≈ 1V).

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Οι τιμές είναι ενδεικτικές· εξαρτώνται από τη δίοδο και το πολύμετρο.
• Να συνδέεται η διαφορά με το διαφορετικό ορθό ρεύμα στις δύο μετρήσεις.

Εργασία 3 · Το τρανζίστορ ως διακόπτης

Ερώτηση: Να υλοποιηθεί η συνδεσμολογία (α) με σύνδεση των άκρων Α με Γ και Β με Δ. Να μετρηθούν οι τάσεις Vce, VΛ με τιμές της R 1K, 10Κ και 100Κ για τις δύο δυνατές θέσεις 1,2 του μεταγωγικού διακόπτη. Ποια συμπεράσματα βγαίνουν για τη χρησιμότητα αυτής της συνδεσμολογίας και τη θερμική κατάσταση του διακόπτη τρανζίστορ;

Απάντηση:

• Θέση 2 (βάση στο -): δεν υπάρχει ρεύμα βάσης, το τρανζίστορ είναι σε αποκοπή: \( V_{ce} \approx 12V \), \( V_Λ \approx 0 \), η λάμπα σβηστή.
• Θέση 1 (βάση μέσω R στο +): ρεύμα βάσης \( I_B \approx (11V-0{,}7V)/R \), δηλαδή περίπου 10,3mA για 1K, 1,03mA για 10K και 0,10mA για 100K.
• Με R=1K (και συνήθως με 10K) το \( β\cdot I_B \) ξεπερνά τα 100mA της λάμπας: το τρανζίστορ είναι σε κόρο, \( V_{ce} \) μερικά δέκατα του βολτ, \( V_Λ \) σχεδόν όλη η τάση, η λάμπα ανάβει κανονικά.
• Με R=100K το \( β\cdot I_B \) (για β περίπου 100 έως 600, δηλαδή 10mA έως 60mA) δεν φτάνει: το τρανζίστορ δεν κορένεται, η \( V_{ce} \) είναι μεγάλη και η λάμπα φωτοβολεί αμυδρά ή καθόλου.
• Συμπεράσματα: η συνδεσμολογία χρησιμοποιεί το τρανζίστορ ως ηλεκτρονικό διακόπτη που ελέγχει με μικρό ρεύμα βάσης ένα φορτίο μεγαλύτερου ρεύματος. Σε αποκοπή και σε κόρο η ισχύς \( P=V_{ce}\cdot I_C \) είναι μικρή και το τρανζίστορ μένει ψυχρό· αν δεν κορένεται (μεγάλη R), λειτουργεί στην ενεργό περιοχή και θερμαίνεται.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το τρανζίστορ λειτουργεί ως ηλεκτρονικός διακόπτης: θέση 2 αποκοπή (Vce≈12V, λάμπα σβηστή), θέση 1 κόρος με R=1K/10K (Vce μικρή, λάμπα αναμμένη)· με R=100K δεν κορένεται και θερμαίνεται.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Οι τιμές ρεύματος βάσης είναι υπολογισμένες για περίπου 11V μετά τη δίοδο D1· οι μετρήσεις εξαρτώνται από το β του συγκεκριμένου τρανζίστορ.
• Να συνδέεται η θερμική κατάσταση με το γινόμενο Vce·Ic.