Vreemde LED flitser met NPN tor als "diac"

Ik kwam laatste het volgende circuitje tegen:

http://www.uploadarchief.net/files/download/single.gif

Deze is afkomstig van deze website: http://www.geocities.com/CapeCanaveral/lab/5185/circuit2.html

Dit moet een LED flitser voorstellen.
Ik vond het een heel vreemd ding, dus ik heb er maar even een in elkaar gesoldeerd, en tot mijn verbazing werkt het nog ook!

Mijn opstelling is als volgt: Vcc=12V, C=1000uF, R=1k2, T=BC547 D=standaard 5mm rode LED

De condensator wordt opgeladen tot zo'n 8.5V, op dat moment licht de LED kort op, en zakt de spanning over de condensator naar zo'n 8V, en dit alles op een frequentie van zo'n 2Hz. Er loopt dus ongeveer 2.5mA door de weerstand.

De spanning op de basis (t.o.v. de ground) loopt van ~1.4V tot ~2.0V, om bij de flits weer terug te vallen naar ~1.4V. Tussen de basis en collector varieert de spanning tussen de ~350mV en ~500mV (basis komt dus boven de collector).

Als ik de basis van de transistor aanraak, gaat de frequentie iets omhoog. Als ik de basis via een weerstandje naar de Vcc trek blijft de LED aan, en naar de ground blijft de LED uit.

Kan iemand dit gedrag (vooral het oscilleren) verklaren? Ik kan in de datasheet niets zinnigs vinden...

Als je over een PN-overgang een inverse spanning aanlegt die groter is dan toegestaan, dan zal die plots doorslaan (lawine-effect). Maar normaliter is dat meteen het einde van de PN-overgang.
Hier speelt blijkbaar nog wat anders mee...

Ik denk dat ik een idee heb wat er gebeurd: de BC547 mag maar 6V tussen de emitter en de basis hebben, en die wordt overschreden.

Ik vind die notatie altijd verwarrend: max Vebo = 6V betekend dat de emitter niet meer dan 6V boven de basis mag komen, toch?

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op (74%)]

Uec-max Ueb-max staat vaak vermeld op 7 Volt of zoiets, dus dat kan best kloppen.

In de datasheet staat geen max Veco (ik houd even de notatie van de Fairchild datasheet aan), alleen een max Vceo, en dat is 45V.

Maar hoe komt het dan dat die spanning oploopt? Het lijkt me logisch dat de basis, als deze los hangt, ergens tussen de emitter en de collector zweeft, maar waarom blijft deze dan zo dicht bij de collector?

En waarom blijft de transistor nog een tijdje in geleiding als de spanning alweer gezakt is? Er zit duidelijk een soort van hysterese in, anders zou het nooit zo laagfrequent kunnen oscilleren, lijkt me.

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op (62%)]

Uce-o ken ik, maar in reverse... nooit gezien, wel Ueb-o en dat speelt hier.

Op 13 februari 2009 19:46:41 schreef SparkyGSX:
Wat ik dan nog niet snap, is dat dit al bij 8.5V gebeurd.

Nog lager want er staat nog een led mee in serie.

Led meegerekend (2V of meer, weinig begrenzing behalve dan door de transistor, vandaar de flits) dus een breakdown rond de 6-7V.

Ueb-o is 6V, de BC overgang is gewoon een geleidende PN-overgang, 0.6V.

Geen mysterie maar eigenschappen. ;)

Op 13 februari 2009 19:11:16 schreef SparkyGSX:
Kan iemand dit gedrag (vooral het oscilleren) verklaren? Ik kan in de datasheet niets zinnigs vinden...

Als Ueb-o onder zijn drempelwaarde komt dan spert de transistor weer, en laadt de elco weer op via de voorschakelweerstand.

Ueb-o wordt wel eens gebruikt als zener of ruisbron.

Ja, dat klinkt logisch, maar toch is mijn vraag niet helemaal beantwoord:

blijkbaar is de Ueb waarbij de tor in geleiding gaat hoger dan de Ueb waarbij deze weer gaat sperren. Hoe komt dat?

Waarom blijft de basis zo dicht bij collector, waardoor de Ueb te groot wordt?

Is dit nu (uiteindelijk) destructief of niet? Om de stroom te bepalen zou ik de met een scope naar de spanning over de elco kunnen kijken. Als deze onder de max Ic blijft, zal die transistor dan heel blijven?

Op 13 februari 2009 20:14:18 schreef SparkyGSX:
blijkbaar is de Ueb waarbij de tor in geleiding gaat hoger dan de Ueb waarbij deze weer gaat sperren. Hoe komt dat?

Goede vraag, voor free_electron denk ik.

Waarom blijft de basis zo dicht bij collector, waardoor de Ueb te groot wordt?

Geleidende diodeovergang, al is 350mV wel erg laag.

Is dit nu (uiteindelijk) destructief of niet? Om de stroom te bepalen zou ik de met een scope naar de spanning over de elco kunnen kijken. Als deze onder de max Ic blijft, zal die transistor dan heel blijven?

Zet eens een klein shuntweerstandje tussen transistor en led en meet de spanning daarover => stroom door led & tor.

ja, dat kan natuurlijk ook...

zo'n 35mV (moeilijk te zien met een hoop ruis van de voeding, denk ik) over een weerstand van 390mOhm, dus zo'n 9mA. Dat is veel lager dan max Ic, dus dat zit wel goed, denk ik, maar zou het schenden van de max Ueb schade aanrichten?

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op (80%)]

you rang ?

als de spanning hoog genoeg komt slaat de be-diode door. de stroom loopt dan weg via de collector ( b-c overgang is ook een diode )



  c
 _|_
 /_\
  |
  +---- b
 _|_
_\_/_   < - deze gaat in reverse breakdown 
  |         stroom kan weg via B-C diode
  e

je trekt geen stroom uit de basis.
dit lijkt meer op 'hot-electron' injectie. alhoewel... daarvoor heb je 2 potentialen nodig.

Tzou ook een vorm van fowler-nordheim tunneling kunnen zijn. daar kan hysterese op zitten. je hebt een zeker potentiaal nodig om de tunnel open te krijgen.

Fijn, net toen ik dacht dat ik het ging begrijpen... ;-)

ROTFL!

Troost je, je bent niet de enige.
FE met zijn "fowler-nordheim tunneling". Hij doet het er om, daar twijfel ik niet aan... :-)

Al ben ik niet de enige, ik kan het niet uitstaan als ik zoiets niet kan begrijpen.

Ik heb de Wikipedia artikelen over Field Emission en Hot Carrier Injection gelezen, en ik voel me nu een beetje zoals die kerel in Memento... ik heb echt geen flauw idee waar het over ging!

Heeft waarschijnlijk te maken met negatieve weerstand.
zie http://www.projects.cappels.org

http://cappels.org/dproj/simplest_LED_flasher/Simplest_LED_Flasher_Cir…

En ik lees net http://www.circuitsonline.net/forum/view/message/917872#917872

[Bericht gewijzigd door Henry S. op (34%)]

Op 13 februari 2009 20:55:50 schreef pros:
ROTFL!

Troost je, je bent niet de enige.
FE met zijn "fowler-nordheim tunneling". Hij doet het er om, daar twijfel ik niet aan... :-)

Nope. hoe denk je dat flash memory werkt ?
Eeprom is hot-electron injection.

hot electron injection is kwestie van electronen door een kanaal te schieten. boven dat kanaal breng je een zwevende gate aan , en nog eens daarboven een tweede gate waar je een hoge spanning op zet ( de prog spanning)
wanneer die electronen door het kanaal vliegen realiseren ze zich plotseleing dat ze in een nog sterkee veld terechtkomen. ( je hebt 2 , haaks op elkaar staande, elektrische velden. 1 door het kanaal , een tussen kanaal en de programmeer electrode. )
die electronen nemen een 90 graden bocht en vliegen omhoog, recht de zwevende electrode in. klaar. de cell is geprogrammeerd.

bij tunneling heb je slechts 1 veld. de 'shape' ( de vfysieke vorm van de structuur ) speelt daar wel een rol. ze maken een puntvormig veld. De fijne details zou ik eens moetne opzoeken.

maar het komt erop neer dat, indien de spanning over een junctie in sper , groter komt dan een bepaalde barriere dit tunneling effect optreedt.

De fysieke opbouw van een transistor speelt bij dit effect een gewledige rol. Probeer maar eens emitter collecotr te draaien. dat werkt voor geen meter .... nochthans , als ze dat uitleggen met p en n blokjes dan zou je verwachten dat jet beide richtingen op werkt. niet dus. heeft ta maken met de fysieke geometrie van die dingen.

flash is ofwel hot electron injection ofwel F-N tunneling.

Inderdaad, met de transistor andersom (had ik uiteraard al geprobeerd) werkt het niet meer; je kunt de transistor dan alleen nog normaal aansturen door een stroom door de basis te laten lopen, maar het knipperen wil niet meer.

Is dat tunneling effect zoiets als een corona discharge? Zoals je het uitlegt klinkt het ongeveer hetzelfde, alleen in een wat minder extreme vorm.

Ik heb ooit tijdens mijn eerste opleiding (embedded systems) wel een klein beetje theorie gehad over de interne werking van BJTs (FET zijn nooit te sprake gekomen), maar ik heb nooit begrepen hoe het nu echt werkt. Je zit me nu toch wel weer nieuwsgierig te maken, maar er zijn nog zoveel dingen te leren.

Halfgeleiders zijn blijkbaar lang niet zo eenvoudig als ze soms voorgesteld worden.

Grappige toepassing is het in ieder geval wel ;)

Halfgeleiders zijn blijkbaar lang niet zo eenvoudig als ze soms voorgesteld worden.

Als je ze dingen wilt laten doen die niet in de datasheet staan wel ;)

Uiteraard, maar er is wel een groot verschil tussen weten hoe je een transistor iets moet laten doen, en begrijpen hoe dat dan werkt.