Prąd kolektora określony przez obciążenie klucza

Rozwiązanie

Obciążenie widzi napięcie źródła pomniejszone o UCE

Przyjęte nasycenie zostawia 0,20 V na tranzystorze. Na obciążeniu jest więc 4,80 V. Moc w nim liczymy z tego napięcia i prądu, a nie z iloczynu pełnych 5 V i I.

Rozwiązanie

Prąd kolektora wynosi I_C=4{,}80/240=0{,}020 A, czyli 20 mA. Moc obciążenia to 4,80·0,020=0,096 W. Założenie nasycenia zostało podane; bez danych sterowania nie należałoby uznawać go automatycznie za spełnione.

Bilans obwodu kolektora

Źródło 5 V oddaje do gałęzi 100 mW. Obciążenie otrzymuje 96 mW, a część kolektor–emiter 4 mW. Pełna moc tranzystora mogłaby obejmować także wejście bazy; jego danych w tym zadaniu nie podano.

Oddzielamy wpływ obciążenia od sterowania

Przy niezmienionym modelowym U_CE=0,20 V połowa oporu obciążenia, 120 Ω, dałaby dwa razy większy prąd 40 mA. Moc obciążenia wzrosłaby dwukrotnie, do 192 mW, ponieważ napięcie na nim pozostałoby równe 4,80 V. Równoważne I²R daje ten sam wynik: prąd wzrósł dwukrotnie, ale opór zmalał o połowę.

Port kolektora przyjmowałby wtedy 8 mW zamiast 4 mW, a źródło gałęzi dostarczałoby 200 mW zamiast 100 mW. Warunkiem tego porównania jest utrzymanie nasycenia. Zmiana obciążenia może wymagać innego sterowania; samego przyjętego U_CE nie wolno traktować jako gwarancji zachowania rzeczywistego tranzystora.

Powiązana teoria

Tranzystor bipolarny jako klucz: w nasyceniu prądu nie wyznacza samo β

Dalsza lektura

Materiał referencyjny