Il faut se rappeler qu'un transistor est une sorte de "valve de courant". Il permet à une quantité de courant de passer entre le collecteur et l'émetteur qui est \ $ H_ {fe} \ $ fois plus grande que le courant qui traverse la base du transistor.

Dans votre exemple, \ $ H_ {fe} \ $ est apparemment mis à \ $ ​​100 \ $. Le courant de base n'est que de \ $ 186 \ mu {A} \ $ donc le courant du collecteur ne peut pas dépasser \ $ 18,6 \ mu {A} \ $. (Cela pourrait bien sûr être inférieur à cela si le courant n'est pas disponible, à quel point le transistor est saturé.)

Comme vous vous en doutez, la LED tombe environ \ $ 2V \ $ dessus. Les \ $ 7V \ $ restants de l'approvisionnement \ $ 9V \ $ sont déposés dans \ $ V_ {ce} \ $.

Donc, dans ce cas, le transistor n'agit pas comme un interrupteur, mais comme un régulateur de courant linéaire.

Cependant, ce n'est pas très bon puisque le \ $ H_ {fe} \ $ des transistors est en fait une valeur très vague. Si vous vouliez un limiteur de courant, le circuit ci-dessous est meilleur et repose sur une valeur de résistance pour régler le courant.

$$ I = 0,7 / R1 $$

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

L'astuce ici est de réaliser que les transistors fonctionnent (essentiellement) dans l'un des deux modes: linéaire et saturé. Lorsqu'ils sont utilisés comme commutateurs, comme c'est généralement le cas, ils ont une tension collecteur-émetteur très faible et un courant de base élevé - ou, pour le dire autrement, ils fonctionnent avec un gain faible. Dans ces conditions, le courant du collecteur peut varier un peu avec peu de changement de Vce. À son tour, cela signifie que le courant du collecteur doit être contrôlé, et dans les circuits LED, cela se fait normalement en ajoutant une résistance série pour limiter le courant.

Cependant, il existe un autre mode, appelé mode linéaire, qui est caractérisé par Vce supérieur à la tension base-émetteur et des gains plus élevés, généralement supérieurs à 100. Lorsqu'il fonctionne à ces niveaux, le courant du collecteur est défini par le produit de le courant de base et le gain, et les variations de Vce auront peu d'effet sur le courant du collecteur. En d'autres termes, le transistor agira comme un amplificateur de courant.

Dans le circuit que vous avez montré, 186 uA est suffisamment petit pour que, à un gain de 100 et compte tenu de la chute de tension de la LED, le transistor fonctionne avec 7 volts Vce, ce qui signifie qu'il est en linéaire mode. Il fournit effectivement la chute de tension qui serait "normalement" réalisée par une résistance en série avec la LED.

Cela a des avantages et des inconvénients. D'une part, cela fait un circuit simple. Il n'y a pas besoin d'une résistance supplémentaire. L'inconvénient est que le transistor dissipe plus de puissance que ce ne serait le cas autrement. Ce n'est pas vraiment un problème dans ce cas particulier, puisque la puissance totale n'est que de 130 mW, et presque tous les transistors peuvent le gérer. Si le transistor était entraîné à saturation, Vce serait de l'ordre de 0,2 volts, et le transistor (au même niveau de courant) ne se dissiperait qu'environ 4 mW, avec une résistance pour laisser tomber les 126 autres mW. En général, il est moins coûteux de dissiper la puissance avec des résistances plutôt que des transistors.

Pourquoi ne pas le faire "normalement" comme vous l'avez fait?Parce que les transistors présentent de larges variations (3: 1 ou mieux) de gain.Donc, si vous conduisez un tas de LED avec votre circuit, elles montreront presque certainement de grandes variations de luminosité.En plus, bien sûr, de larges variations de dissipation de puissance.

Ne laissez pas les mannequins vous tromper.Votre simulation utilise une valeur de gain nominale de 100, et c'est une hypothèse de départ parfaitement bonne lors de la modélisation d'un circuit.Mais ce n'est pas quelque chose sur lequel vous pouvez compter dans le monde réel.Vous devez lire les fiches techniques et surveiller de près la différence entre les chiffres "typiques" et les valeurs max / min.

EDIT - Et notez que j'ai dit "essentiellement".Oui, il existe une condition intermédiaire.Pour un courant de collecteur donné et des courants de base variables, lorsque Vce devient faible (vers le bas autour de 1 volt), il y a une région de transition où le gain commence à chuter.Mais le gain varie de toute façon, à la fois avec le courant et la tension.

Le transistor que vous avez montré a un gain de courant de 100. Donc, comme votre courant de base est limité, le courant du collecteur est limité par le gain de courant linéaire de 100,

Cependant, nous utilisons généralement des transistors comme commutateurs pour les LED où le gain de courant chute vers 10 au Vce (sat) nominal.(généralement hFE commence à réduire en dessous de Vce = 2).Ainsi, la meilleure conception sature la diode émettrice de base avec 10% à 5% du courant de charge (soit 2 à 1 mA), puis utilise un collecteur série Rc pour fournir la chute de tension et limiter le courant.

Avec ces hypothèses de Ic = 20mA, Vf = 2V, V + = 9V puis Vce = 0.5V @ Ib = 5% Ic ou Ic / Ib = 20 donc V (Rc) = (9-2-0.5) [V] / 20 [mA] = 325 Ohms

Si l'on voulait plus de LED de 9V bat, vous pourriez être en mesure de prendre en charge 4 en série avec une plus grande variation de luminosité car la batterie tombe à 8,5 V ou 3 en série pour moins de variation et calculer une valeur Rc inférieure.(9-3 * 2.0V-0.5V) / 20mA = 125 Ohms

Voici une méthode graphique pour prédire le comportement du transistor plus résistance plus LED

^{simuler ce circuit - Schéma créé à l'aide de CircuitLab}

"Plus précisément, je ne sais pas exactement comment les transistors affectent exactement les circuits en ce qui concerne la tension et le courant.est-ce une perspective erronée? "

Oui, je peux voir la confusion ici.Peut-être que si j'expliquais la fonction des transistors vue de la "théorie du flux d'électrons" ainsi que "conventionnel (aka thoery de flux de trous)"

Théorie conventionnelle:

La fonction d'un transresistor (maintenant appelé transistor) est de faire varier la chute de tension à travers le collecteur et l'émetteur avec une petite tension appliquée à la base.

Théorie du flux d'électrons:

La fonction d'un transistor est de faire varier un courant plus important entre le collecteur et la jonction de l'émetteur avec un courant plus petit entre la base et les jonctions de l'émetteur.

Espérons que cela dissipe la confusion.