一起玩电子:电子制作入门、拓展全攻略
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第十一节 高灵敏度手指开关

三极管又称为晶体管,晶体管是半导体,也就是说晶体管可以导电,也可以不导电,能否导电取决于基极电压的大小,改变基极电压的大小就可以控制晶体管集电极(C)与发射极(E)之间的电阻。那么这个电压至少是多少呢?对于NPN三极管,基极电压至少比发射极电压高0.6V;对于PNP三极管,基极电压至少比发射极电压低0.6V。

二极管具有单向导电性,二极管(主要指硅管)导通后,它的正极与负极之间的电压差是0.6V左右,也就是正向压降是0.6V。如何巧妙地利用二极管的压降设计电路呢?例如,如果有一个+5V的直流电源,而用电器(比如是LED)的电压需要的是3V,没有电阻的情况下,如何解决这个问题呢?这时就可以利用二级管了。一个二极管的正向压降是0.6V,电路中串联三个二极管,总压降就是1.8V左右,基本可以符合LED供电要求,巧妙利用二极管正向压降降低电源电压。

前面讲过手指开关,即一个手指与电源的正极相连,另一个手指与三极管的基极相连,LED就能点亮,当手指干燥时,这个实验效果可能不是很灵敏,你可能需要洗洗手,再重复以上的步骤,效果就要比之前的实验好很多了。

儿子:为什么洗手后,再次操作,LED亮度增大了?

父亲:因为在洗手后,手指间的电阻变小,从而加到三极管基极的电流增加,三极管的导通能力增强,LED的亮度自然就高了。稍后,咱们制作一款在手指干燥情况下也能实现高灵敏度的手指开关。

一、高灵敏度手指开关

1.电路

如图1-11-1所示。

图1-11-1 高灵敏度手指开关(即使手指干燥,也很灵敏)

2.元器件清单

3.一起来分析

图1-11-1中三极管的这种接法,称之为复合放大,总放大倍数是每个三极管放大倍数的乘积。

当用一只手指捏住电路图中的A点,另一个手指捏住B点,由于电阻R1的阻值比较大,电流非常小,但是经过三极管复合放大后,足以让LED正常发光。

儿子:爸爸,为什么要串联电阻R1呢?不加可以吗?

父亲:最好加上,增加电阻R1的目的,主要是为了保护三极管VT1。当A、B两点由于某种原因直接连接到一起,该电流可能导致VT1烧坏。

4.面包板制作

如图1-11-2所示。由于人体是导体,可以尝试几个小伙伴手拉手点亮LED,如图1-11-3所示。

图1-11-2 “高灵敏度手指开关”面包板制作展示

图1-11-3 手拉手点亮LED

5.装配图

见图1-11-4。

图1-11-4 装配图

二、地符号

在绘制电路图时,为了简化电路,一般需要用到地符号,这里说的地,可不是让你直接与大地相连,而是表示与电源的负极连接,在电路图中只要出现地的符号,统统与电源负极连接。

“地”的图形符号,如图1-11-5所示。

图1-11-5 “地”的图形符号

相对应还有电源正极的图形符号,如图1-11-6。

图1-11-6 电源正极的图形符号

VCC可以换为+5V,即表示该设计的电路使用5V电源。

采用地符号绘制高灵敏度手指开关,如图1-11-7。

图1-11-7 采用地符号的高灵敏度手指开关