Confus au sujet du fonctionnement du transistor

J'essaie d'utiliser un transistor BC108A ( fiche technique ) comme interrupteur pour une alimentation 12V en utilisant les broches de sortie numérique 5V sur une carte Arduino Uno.

J'ai connecté le collecteur à l'alimentation 12V, la base à la broche 5V de l'arduino et l'émetteur à la masse via un multimètre.

Voici une image de la configuration: où le rouge est le multimètre à la masse, le bleu 5V et le blanc 12V.

Je pensais que cela entraînerait un écoulement de 12 V de l'émetteur lorsque la base était haute et rien ne s'écoulant de l'émetteur lorsque la base était basse.

Cependant, mon multimètre rapporte 6,1 V de l'émetteur.

Je pense avoir compris les broches, donc je ne comprends pas ces résultats.

Quelqu'un peut-il expliquer ces résultats? Je suis nouveau dans ce domaine, il est donc possible que quelque chose de fondamental soit totalement faux ...

Vous avez la mauvaise configuration: connectez l'émetteur à la terre et ajoutez quelques résistances.

La jonction base-émetteur est comme une diode et la base sera supérieure de 0,7 V à l'émetteur. Si vous lui appliquez simplement 5 V, vous créez en quelque sorte un court-circuit: il n'y a pas de résistance entre 5 V et 0,7 V. L'ajout d'une résistance de 2 kΩ limitera le courant selon la loi d'Ohm:

$I = \dfrac{V}{R} = \dfrac{5 V - 0.7 V}{2 k\Omega} = 2.15 mA$

Le courant de collecteur sera alors un multiple de cela. Si c'est 100 fois (vous pouvez trouver la valeur dans la fiche technique du BC108 comme$H_{21E}$, qui est un nom que personne n'utilise, tout le monde en parle$H_{FE}$), le courant du collecteur sera de 215 mA, 100 fois le courant de base.

Mais votre transistor sera inutile: il aura toujours 12 V au collecteur, quel que soit le courant. Et il va devenir chaud: 12 V à travers et 215 mA à travers c'est 2,58 W !! Trop pour le pauvre. Ajoutez donc une résistance entre collecteur et 12 V:

(Ici, nous avons également une LED, mais nous pouvons le faire avec seulement la résistance de 1 kΩ.)

Nous avions un courant de collecteur de 215 mA, ce qui provoquerait une chute de tension à travers la résistance de 215 mA $\times$1 kΩ = 215 V !, selon la loi d'Ohm. Mais c'est impossible, nous n'avons que 12 V et un 12 V à travers la résistance provoquera un courant de 12 mA, pas plus que cela. Ainsi, la résistance limite le courant, même lorsque le transistor tentera de tirer davantage.

Si nous augmentions R2 à 100 kΩ, le courant de base serait 50 fois plus petit, soit 43 $\mu$A, et le courant du collecteur serait 100 fois plus élevé, soit 4,3 mA. Ensuite, la chute de tension aux bornes de R1 sera de 4,3 mA$\times$ 1 kΩ = 4,3 V. Le collecteur sera donc 4,3 V plus bas que le 12 V, soit à 7,7 V.

Ainsi, en choisissant le bon courant de base, vous pouvez créer une certaine tension au niveau du collecteur, et lorsque le courant de base est trop élevé, la tension du collecteur ira jusqu'à zéro.

Remarque
Vous pouvez créer un circuit comme vous l'avez fait, avec une résistance entre l'émetteur et la masse, mais la résistance doit alors être beaucoup plus petite que celle du multimètre, qui est souvent de 10 MΩ; une valeur de 100 Ω fera souvent l'affaire. Même dans ce cas, ce n'est pas un bon circuit ici, car la tension de l'émetteur ne doit jamais dépasser 4,3 V (l'émetteur de base 5 V in - 0,7 V). Vous n'aurez jamais 12 V là-bas, et je ne peux même pas expliquer que vous avez une tension supérieure à 4,3 V.

Éditer

"Je pensais à multiplexer quatre de mes écrans en plaçant un transistor avant chaque anode commune, puis en connectant les cathodes à 32 segments à 8 transistors."

Cela fonctionnera bien. Ce que j'ai décrit est le pilote d'un segment. Connectez toutes les cathodes pour les mêmes segments des différents écrans et utilisez 8 sorties pour piloter les 8 transistors.

Ensuite, vous avez besoin de quelque chose pour passer d'un affichage à l'autre.

Ce sera la partie du circuit autour de Q1 et Q2 (Q3 est le pilote de segment). Q1 est un transistor PNP, qui fournira du courant aux segments d'un écran, vous aurez donc besoin de 4 d'entre eux, ainsi que des parties environnantes (Q2, R1, R2 et R3). Q1 fournira du courant à son collecteur s'il y a un courant de l'émetteur (12 V) vers la base. Nous obtenons ce courant en activant Q2, un transistor NPN comme nous l'avons vu plus tôt. Donc, si vous augmentez "Display 1", un courant de 12 V passera par la base de l'émetteur de Q1 et R2 vers le collecteur de Q2. Vous pouvez utiliser un BC807 pour Q1.
Remarque: je voudrais abandonner le BC108. C'est une vieille bête, et Digikey, qui vend tout, ne l'énumère même pas. Alternative: BC337; haute$H_{FE}$ sélections disponibles et courant maximum de 500 mA.