Sztuczka polega na uświadomieniu sobie, że tranzystory (zasadniczo) działają w jednym z dwóch trybów: liniowym i nasyconym. Gdy są używane jako przełączniki, jak to zwykle bywa, mają bardzo niskie napięcie kolektor-emiter i wysoki prąd bazowy - lub, innymi słowy, działają z niskim wzmocnieniem. W tych warunkach prąd kolektora może się znacznie różnić, przy niewielkiej zmianie Vce. To z kolei oznacza, że prąd kolektora musi być kontrolowany, aw obwodach diod LED jest to zwykle wykonywane przez dodanie rezystora szeregowego w celu ograniczenia prądu.
Istnieje jednak inny tryb, zwany trybem liniowym, który charakteryzuje się Vce większym niż napięcie baza-emiter i wyższymi wzmocnieniami, zwykle przekraczającymi 100. Podczas pracy na tych poziomach prąd kolektora jest ustawiany przez iloczyn prąd bazowy i wzmocnienie, a zmiany Vce będą miały niewielki wpływ na prąd kolektora. Innymi słowy, tranzystor będzie działał jako wzmacniacz prądu.
W pokazanym obwodzie 186 uA jest na tyle małe, że przy wzmocnieniu 100 i biorąc pod uwagę spadek napięcia diody LED tranzystor działa z napięciem 7 V Vce, co oznacza, że jest liniowy tryb. Skutecznie zapewnia spadek napięcia, który „normalnie” byłby spowodowany przez rezystor połączony szeregowo z diodą LED.
To ma plusy i minusy. Z jednej strony zapewnia prosty obwód. Nie ma potrzeby stosowania dodatkowego rezystora. Wadą jest to, że tranzystor rozprasza więcej mocy, niż miałoby to miejsce w innym przypadku. W tym konkretnym przypadku nie stanowi to problemu, ponieważ łączna moc wynosi tylko 130 mW i prawie każdy tranzystor sobie z tym poradzi. Gdyby tranzystor został doprowadzony do nasycenia Vce, byłby rzędu 0,2 V, a tranzystor (na tym samym poziomie prądu) rozproszyłby tylko około 4 mW, z rezystorem do spadku pozostałych 126 mW. Ogólnie rzecz biorąc, tańsze jest rozpraszanie mocy za pomocą rezystorów niż tranzystorów.
Dlaczego nie zrobić tego „normalnie”, tak jak to zrobiłeś?Ponieważ tranzystory wykazują szerokie (3: 1 lub lepsze) zmiany wzmocnienia.Więc jeśli napędzasz kilka diod LED w swoim obwodzie, prawie na pewno będą one wykazywać szerokie różnice w jasności.Plus, oczywiście, duże różnice w rozpraszaniu mocy.
Nie daj się oszukać modelom.Twoja symulacja wykorzystuje nominalną wartość wzmocnienia równą 100 i jest to doskonałe założenie początkowe podczas modelowania obwodu.Ale to nie jest coś, na co możesz liczyć w prawdziwym świecie.Musisz przeczytać arkusze danych i uważnie obserwować różnicę między „typowymi” wartościami a maks./min.
EDYTUJ - Zauważ, że powiedziałem „zasadniczo”.Tak, istnieje stan pośredni.Dla danego prądu kolektora i zmiennych prądów bazowych, gdy Vce spada (około 1 V), istnieje obszar przejściowy, w którym wzmocnienie zaczyna spadać.Ale wzmocnienie i tak się zmienia, zarówno z prądem, jak i napięciem.
