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電圧降下により、LEDにかかる電圧はほぼゼロ?

電子工作初心者です。勉強のため本を読んでいるのですが、 フォトダイオードを使った「暗くなったらLEDが点灯する」という回路を読んでいるのですが、よく分かりません。 明るいとき、左にあるフォトダイオードから電流が流れ、npn型トランジスタに電流が流れるのは分かるのですが、 右下のLEDには電流は流れないんでしょうか? 本の説明では「(抵抗)Rcの電圧降下によりLEDにかかる電圧はほぼゼロ」とあるのですが、自分の直感ではLEDにも電圧はかかると思うので電流も流れるように思えます(そして直感的にはLEDが光るようにも思えますが、実際はそうでないのでしょうけども……) 電源電圧Vccは6Vなのですが、6Vの電圧降下がこの抵抗Rcで起こるの、ということでしょうか? なんだからよく分かりません。 詳しい方、よろしくおねがいします。 必要かは分かりませんが Vcc = 6V LEDに流す予定の電流20mA LEDの電圧降下2.1V 抵抗Rc 195Ω フォトダイオード(S9648-100)は100luxの光で0.26mAの電流を流す

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周囲が暗い時はフォトダイオードによる電流IRは殆ど流れません。 周囲が明るくなりますとフォトダイオードによる電流IRが流れ始めます。 トランジスタの役目としてフォトダイオードに流れる電流IRを増幅して 大きな電流Icが流れることになります。 抵抗Rcによる電圧降下はRc×Icです。 この電圧降下はRc×Ic≒Vccになると考えます。 このため、LEDに加わる電圧は微小となりほぼゼロに近い状態になり 点灯しません。 簡単に考えますと、このトランジスタはスイッチの役目と同等であると 考えると理解し易くなります。 図解を書きましたので貼り付けます。 周囲が明るい場合は黒い線です。周囲が暗くなりますと赤い線の状態と なると考えます。

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質問者からのお礼

ご回答ありがとうございました。大変勉強になります。 スイッチ側に電流がたくさん流れるため、Rcにも電流が流れ、そのた電圧が高くなり(5.07V)、電源電圧6Vの大半を使用するため、残りの電圧ではLEDが光らないということですね 初心者ですが電気の不思議な振る舞いが分かってきた気がしました。 ありがとうございました!

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  • 回答No.2
  • sirasak
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トランジスターをスイッチとして使う回路であって、 http://startelc.com/elc/elc_3_7Tr2sw.htmlのようにして使うけど、 Rcの電圧降下により、LEDに掛かる電圧はほぼゼロと言う説明は、 トランジスター内部抵抗がわずかにあるので完全にゼロVにはなりませんよと言う説明と思いますが無視できるレベルのはずです。 又、ホトダイオードからベース電流を流すには0.6V以上要ることも周知と思います。

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  • 回答No.1

はい、光らないです。 現実的にわかりやすいように書かれている回路図で、こんな電気が勿体無い回路は作らないですけどね。 IBが流れると、ICも流れます。 この時のトランジスタは、ほぼショート状態です。(実際には0.3とか0.6Vなどになりますが。) なので、LEDの電圧が0と書かれていますね。 LEDは、フィラメント電球のようなすこしのでんあつでもぼうっと光る。といところから定格までが、非常に狭いんです。 ですので、0.6Vとかでは、光らないです。 このトランジスタの回路は、LEDと並列に、回路をショートさせてしまうという考え方の回路です。 もっと簡単に言ったら、トランジスタを外して、トランジスタのEC間にスイッチをつけて考えてください。 スイッチをショートさせたら、LEDにはどれだけ電圧がかかるか考えてみてくださいね。 それでわかると思います。

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質問者からの補足

お返事ありがとうございます。 >この時のトランジスタは、ほぼショート状態です。(実際には0.3とか0.6Vなどになりますが。) 自分の理解が追いついていないのですが、 ショートというのは抵抗なしに電圧を掛けたときに大量の電流が流れること、という意味ですよね? コンデンサがほぼショート状態というのはどういうことでしょうか? 電子工作初心者なのでよく分かりませんが、トランジタのコレクタとLEDには、それぞれ異なる電圧がかかるということでしょうか? それはどうやって回路図から知ることができるんでしょうか? >LEDは、フィラメント電球のようなすこしのでんあつでもぼうっと光る。といところから定格までが、非常に狭いんです。 これはLEDは光る電圧の幅が狭いという意味でしょうか? >このトランジスタの回路は、LEDと並列に、回路をショートさせてしまうという考え方の回路です。 >もっと簡単に言ったら、トランジスタを外して、トランジスタのEC間にスイッチをつけて考えてください。 >スイッチをショートさせたら、LEDにはどれだけ電圧がかかるか考えてみてくださいね。 もしもトランジスタの代わりにスイッチをおいてONにすると、抵抗Rcから流れてきた電流は、抵抗なしにGNDに届くスイッチ側のルートに優先的に流れるみたいな意味ですか? どうも電流の流れ方がよく分かりません。 流れが2つに分岐した回路というのは、平等に電流が流れるのではなく、抵抗がない方向に流れるんでしょうか?

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