Составной транзистор дарлингтона: Составной транзистор. Транзисторная сборка Дарлингтона.

Составной транзистор. Транзисторная сборка Дарлингтона.

Особенности и области применения составных транзисторов

Если открыть любую книгу по электронной технике, сразу видно как много элементов названы по именам их создателей: диод Шоттки, диод Зенера (он же стабилитрон), диод Ганна, транзистор Дарлингтона.

Инженер-электрик Сидни Дарлингтон (Sidney Darlington) экспериментировал с коллекторными двигателями постоянного тока и схемами управления для них. В схемах использовались усилители тока.

Инженер Дарлингтон изобрёл и запатентовал транзистор, состоящий из двух биполярных и выполненный на одном кристалле кремния с диффундированными n (негатив) и p (позитив) переходами. Новый полупроводниковый прибор был назван его именем.

В отечественной технической литературе транзистор Дарлингтона называют составным. Итак, давайте познакомимся с ним поближе!

Устройство составного транзистора.

Как уже говорилось, это два или более транзисторов, изготовленных на одном полупроводниковом кристалле и запакованные в один общий корпус.

Там же находится нагрузочный резистор в цепи эмиттера первого транзистора.

У транзистора Дарлингтона те же выводы, что и у всем знакомого биполярного: база (Base), эмиттер (Emitter) и коллектор (Collector).

Схема Дарлингтона

Как видим, такой транзистор представляет собой комбинацию нескольких. В зависимости от мощности в его составе может быть и более двух биполярных транзисторов. Стоит отметить, что в высоковольтной электронике также применяется транзистор, состоящий из биполярного и полевого. Это IGBT транзистор. Его также можно причислить к составным, гибридным полупроводниковым приборам.

Основные особенности транзистора Дарлингтона.

Основное достоинство составного транзистора это большой коэффициент усиления по току.

Следует вспомнить один из основных параметров биполярного транзистора. Это коэффициент усиления (h₂₁). Он ещё обозначается буквой β

(«бета») греческого алфавита. Он всегда больше или равен 1. Если коэффициент усиления первого транзистора равен 120, а второго 60 то коэффициент усиления составного уже равен произведению этих величин, то есть 7200, а это очень даже неплохо. В результате достаточно очень небольшого тока базы, чтобы транзистор открылся.

Инженер Шиклаи (Sziklai) несколько видоизменил соединение Дарлингтона и получил транзистор, который назвали комплементарный транзистор Дарлингтона. Вспомним, что комплементарной парой называют два элемента с абсолютно одинаковыми электрическими параметрами, но разной проводимости. Такой парой в своё время были КТ315 и КТ361. В отличие от транзистора Дарлингтона, составной транзистор по схеме Шиклаи собран из биполярных разной проводимости: p-n-p и n-p-n. Вот пример составного транзистора по схеме Шиклаи, который работает как транзистор с n-p-n проводимостью, хотя и состоит из двух различной структуры.

схема Шиклаи

К недостаткам составных транзисторов следует отнести невысокое быстродействие, поэтому они нашли широкое применение только в низкочастотных схемах. Такие транзисторы прекрасно зарекомендовали себя в выходных каскадах мощных усилителей низкой частоты, в схемах управления электродвигателями, в коммутаторах электронных схем зажигания автомобилей.

Хорошо зарекомендовал себя для работы в электронных схемах зажигания мощный n-p-n транзистор Дарлингтона BU931.

Основные электрические параметры:

• Напряжение коллектор – эмиттер 500 V;

• Напряжение эмиттер – база 5 V;

• Ток коллектора – 15 А;

• Ток коллектора максимальный – 30 А;

• Мощность рассеивания при 25⁰С – 135 W;

• Температура кристалла (перехода) – 175⁰С.

На принципиальных схемах нет какого-либо специального значка-символа для обозначения составных транзисторов. В подавляющем большинстве случаев он обозначается на схеме как обычный транзистор. Хотя бывают и исключения. Вот одно из его возможных обозначений на принципиальной схеме.

Напомню, что сборка Дарлингтона может иметь как p-n-p структуру, так n-p-n. В связи с этим, производители электронных компонентов выпускают комплементарные пары. К таким можно отнести серии TIP120-127 и MJ11028-33. Так, например, транзисторы TIP120, TIP121, TIP122 имеют структуру n-p-n, а TIP125, TIP126, TIP127 — p-n-p.

Также на принципиальных схемах можно встретить и вот такое обозначение.

Примеры применения составного транзистора.

Рассмотрим схему управления коллекторным двигателем с помощью транзистора Дарлингтона.

При подаче на базу первого транзистора тока порядка 1мА через его коллектор потечёт ток уже в 1000 раз больше, то есть 1000мА. Получается, что несложная схема обладает приличным коэффициентом усиления. Вместо двигателя можно подключить электрическую лампочку или реле, с помощью которого можно коммутировать мощные нагрузки.

Если вместо сборки Дарлингтона использовать сборку Шиклаи то нагрузка подключается в цепь эмиттера второго транзистора и соединяется не с плюсом, а с минусом питания.

Если совместить транзистор Дарлингтона и сборку Шиклаи, то получится двухтактный усилитель тока. Двухтактным он называется потому, что в конкретный момент времени открытым может быть только один из двух транзисторов, верхний или нижний. Данная схема инвертирует входной сигнал, то есть выходное напряжение будет обратно входному.

Это не всегда удобно и поэтому на входе двухтактного усилителя тока добавляют ещё один инвертор. В этом случае выходной сигнал в точности повторяет сигнал на входе.

Применение сборки Дарлингтона в микросхемах.

Широко используются интегральные микросхемы, содержащие несколько составных транзисторов. Одной из самых распространённых является интегральная сборка L293D. Её частенько применяют в своих самоделках любители робототехники. Микросхема L293D — это четыре усилителя тока в общем корпусе. Поскольку в рассмотренном выше двухтактном усилителе всегда открыт только один транзистор, то выход усилителя поочерёдно подключается или к плюсу или к минусу источника питания. Это зависит от величины входного напряжения. По сути дела мы имеем электронный ключ. То есть микросхему L293 можно определить как четыре электронных ключа.

Вот «кусочек» схемы выходного каскада микросхемы L293D, взятого из её даташита (справочного листа).

Как видим, выходной каскад состоит из комбинации схем Дарлингтона и Шиклаи. Верхняя часть схемы — это составной транзистор по схеме Шиклаи, а нижняя часть выполнена по схеме Дарлингтона.

Многие помнят те времена, когда вместо DVD-плееров были видеомагнитофоны. И с помощью микросхемы L293 осуществлялось управление двумя электродвигателями видеомагнитофона, причём в полнофункциональном режиме. У каждого двигателя можно было управлять не только направлением вращения, но подавая сигналы с ШИМ-контроллера можно было в больших пределах управлять скоростью вращения.

Весьма обширное применение получили и специализированные микросхемы на основе схемы Дарлингтона. Примером может служить микросхема ULN2003A (аналог К1109КТ22). Эта интегральная схема является матрицей из семи транзисторов Дарлингтона. Такие универсальные сборки можно легко применять в радиолюбительских схемах, например, радиоуправляемом реле. Об этом я поведал тут.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Составной транзистор (схема Дарлингтона и Шиклаи)

Составной транзистор — электрическое соединение двух или более биполярных транзисторов, полевых транзисторов или IGBT-транзисторов, с целью улучшения их электрических характеристик. К этим схемам относят так называемую пару Дарлингтона, пару Шиклаи, каскодную схему включения транзисторов, схему так называемого токового зеркала и др.

 

Условное обозначение составного транзистора

 

Составной транзистор имеет три вывода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления по току типичного составного транзистора (иногда ошибочно называемого «супербета»), у мощных транзисторов ≈ 1000 и у маломощных транзисторов ≈ 50000. Это означает, что небольшого тока базы достаточно для того, чтобы составной транзистор открылся.

В отличие от биполярных, полевые транзисторы не используются в составном включении. Объединять полевые транзисторы нет необходимости, так как они и без того обладают чрезвычайно малым входным током. Однако существуют схемы (например, биполярный транзистор с изолированным затвором), где совместно применяются полевые и биполярные транзисторы. В некотором смысле, такие схемы также можно считать составными транзисторами. Так же для составного транзистора достигнуть повышения значения коэффициента усиления можно, уменьшив толщину базы, но это представляет определенные технологические трудности.

Примером супербета (супер-β) транзисторов может служить серия КТ3102, КТ3107. Однако их также можно объединять по схеме Дарлингтона.

При этом базовый ток смещения можно сделать равным всего лишь 50 пкА (примерами таких схем служат операционные усилители типа LM111 и LM316).

 

Фото типичного усилителя на составных транзисторах

 

Схема Дарлингтона

 

Один из видов такого транзистора изобрёл инженер-электрик Сидни Дарлингтон (Sidney Darlington).

 

Принципиальная схема составного транзистора

 

Составной транзистор является каскадным соединением нескольких транзисторов, включенных таким образом, что нагрузкой в эмиттере предыдущего каскада является переход база-эмиттер транзистора следующего каскада, то есть транзисторы соединяются коллекторами, а эмиттер входного транзистора соединяется с базой выходного. Кроме того, в составе схемы для ускорения закрывания может использоваться резистивная нагрузка первого транзистора. Такое соединение в целом рассматривают как один транзистор, коэффициент усиления по току которого при работе транзисторов в активном режиме приблизительно равен произведению коэффициентов усиления первого и второго транзисторов:

 

β_с = β₁ ∙ β₂

 

Покажем, что составной транзистор действительно имеет коэффициент β, значительно больший, чем у его обоих компонентов. Задавая приращение dl_б = dl_б1, получаем:

 

dlэ1 = (1 + β₁) ∙ dl_б = dl_б2

 

dl_к = dl_к1 + dl_к2 = β₁ ∙ dl_б + β₂ ∙ ((1 + β₁) ∙ dl_б)

 

Деля dl_к на dl_б, находим результирующий дифференциальный коэффициент передачи:

 

β_Σ = β₁ + β₂ + β₁ ∙ β₂

 

Поскольку всегда β>1, можно считать:

 

β_Σ = β₁ ∙ β₁

 

Следует подчеркнуть, что коэффициенты β₁ и β₁ могут различаться даже в случае однотипных транзисторов, поскольку ток эмиттера I_э2 в 1 + β₂ раз больше тока эмиттера I_э1 (это вытекает из очевидного равенства I_б2 = I_э1).

 

Схема Шиклаи

 

Паре Дарлингтона подобно соединение транзисторов по схеме Шиклаи, названное так в честь его изобретателя Джорджа Шиклаи, также иногда называемое комплементарным транзистором Дарлингтона. В отличие от схемы Дарлингтона, состоящей из двух транзисторов одного типа проводимости, схема Шиклаи содержит транзисторы разной полярности (p–n–p и n–p–n). Пара Шиклаи ведет себя как n–p–n-транзистор c большим коэффициентом усиления. Входное напряжение — это напряжение между базой и эмиттером транзистора Q1, а напряжение насыщения равно, по крайней мере, падению напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Q2 рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Такая схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах при использовании выходных транзисторов одной полярности.

 

Каскад Шиклаи, подобный транзистору с n–p–n переходом

 

Каскодная схема

 

Составной транзистор, выполненный по так называемой каскодной схеме, характеризуется тем, что транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером, а транзистор VT2 — по схеме с общей базой. Такой составной транзистор эквивалентен одиночному транзистору, включенному по схеме с общим эмиттером, но при этом он имеет гораздо лучшие частотные свойства и большую неискаженную мощность в нагрузке, а также позволяет значительно уменьшить эффект Миллера (увеличение эквивалентной ёмкости инвертирующего усилительного элемента, обусловленное обратной связью с выхода на вход данного элемента при его выключении).

 

Достоинства и недостатки составных транзисторов

 

Высокие значения коэффициента усиления в составных транзисторах реализуются только в статическом режиме, поэтому составные транзисторы нашли широкое применение во входных каскадах операционных усилителей. В схемах на высоких частотах составные транзисторы уже не имеют таких преимуществ — граничная частота усиления по току и быстродействие составных транзисторов меньше, чем эти же параметры для каждого из транзисторов VT1 и VT2.

 

Достоинства:

а) Высокий коэффициент усиления по току.

б) Cхема Дарлингтона изготавливается в виде интегральных схем и при одинаковом токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов. Данные схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.

 

Недостатки:

а) Низкое быстродействие, особенно перехода из открытого состояния в закрытое. По этой причине составные транзисторы используются преимущественно в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, на высоких частотах их параметры хуже, чем у одиночного транзистора.

б) Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в схеме Дарлингтона почти в два раза больше, чем в обычном транзисторе, и составляет для кремниевых транзисторов около 1,2 — 1,4 В (не может быть меньше, чем удвоенное падение напряжения на p-n переходе).

в) Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора около 0,9 В (по сравнению с 0,2 В у обычных транзисторов) для маломощных транзисторов и около 2 В для транзисторов большой мощности (не может быть меньше чем падение напряжения на p-n переходе плюс падение напряжения на насыщенном входном транзисторе).

Применение нагрузочного резистора R1 позволяет улучшить некоторые характеристики составного транзистора. Величина резистора выбирается с таким расчётом, чтобы ток коллектор-эмиттер транзистора VT1 в закрытом состоянии создавал на резисторе падение напряжения, недостаточное для открытия транзистора VT2. Таким образом, ток утечки транзистора VT1 не усиливается транзистором VT2, тем самым уменьшается общий ток коллектор-эмиттер составного транзистора в закрытом состоянии. Кроме того, применение резистора R1 способствует увеличению быстродействия составного транзистора за счёт форсирования закрытия транзистора VT2. Обычно сопротивление R1 составляет сотни Ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько кОм в малосигнальном транзисторе Дарлингтона. Примером схемы с эмиттерным резистором служит мощный n-p-n — транзистор Дарлингтона типа кт825, его коэффициент усиления по току равен 10000 (типичное значение) для коллекторного тока, равного 10 А.

2.16. Составной транзистор (схема Дарлингтона)

ГЛАВА 2. ТРАНЗИСТОРЫ

Некоторые типы усилительных каскадов

Если соединить транзисторы, как показано на рис. 2.60, то полученная схема будет работать как один транзистор, причем его коэффициент β будет равен произведению коэффициентов β составляющих транзисторов. Этот прием полезен для схем, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.

Рис. 2.60. Составной транзистор Дарлингтона.

В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером в два раза больше обычного, а напряжение насыщения равно по крайней мере падению напряжения на диоде (так как потенциал эмиттера транзистора Т₁ должен превышать потенциал эмиттера транзистора Т₂, на величину падения напряжения на диоде). Кроме того, соединенные таким образом транзисторы ведут себя как один транзистор с достаточно малым быстродействием, так как транзистор T₁ не может быстро выключить транзистор Т₂. С учетом этого свойства обычно между базой и эмиттером транзистора Т₂ включают резистор (рис. 2.61). Резистор R предотвращает смешение транзистора Т₂ в область проводимости за счет токов утечки транзисторов Т₁ и Т₂. Сопротивление резистора выбирают так, чтобы токи утечки (измеряемые в наноамперах для малосигнальных транзисторов и в сотнях микроампер для мощных транзисторов) создавали на нем падение напряжения, не превышающее падения напряжения на диоде, и вместе с тем чтобы через него протекал ток. малый по сравнению с базовым током транзистора Т₂. Обычно сопротивление R составляет несколько сотен ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько тысяч ом в малосигнальном транзисторе Дарлингтона.

Рис. 2.61. Повышение скорости выключения в составном транзисторе Дарлингтона.

Промышленность выпускает транзисторы Дарлингтона в виде законченных модулей, включающих, как правило, и эмиттерный резистор. Примером такой стандартной схемы служит мощный n-p-n — транзистор Дарлингтона типа 2N6282, его коэффициент усиления по току равен 4000 (типичное значение) для коллекторного тока, равного 10 А.

Соединение транзисторов по схеме Шиклаи (Sziklai). Соединение транзисторов по схеме Шиклаи представляет собой схему, подобную той. которую мы только что рассмотрели. Она также обеспечивает увеличение коэффициента β. Иногда такое соединение называют комплементарным транзистором Дарлингтона (рис. 2.62). Схема ведет себя как транзистор n-p-n — типа, обладающий большим коэффициентом β. В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения, как и в предыдущей схеме, равно по крайней мере падению напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Т₂ рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Разработчики применяют эту схему в мощных двухтактных выходных каскадах, когда хотят использовать выходные транзисторы только одной полярности. Пример такой схемы показан на рис. 2.63. Как и прежде, резистор представляет собой коллекторный резистор транзистора T₁ Транзистор Дарлингтона, образованный транзисторами Т₂ и Т₃. ведет себя как один транзистор n-p-n — типа. с большим коэффициентом усиления по току. Транзисторы Т₄ и Т₅, соединенные по схеме Шиклаи, ведут себя как мощный транзистор p-n-p — типа. с большим коэффициентом усиления. Как и прежде, резисторы R₃ и R₄ имеют небольшое сопротивление. Эту схему иногда называют двухтактным повторителем с квазидополнительной симметрией. В настоящем каскаде с дополнительной симметрией (комплементарном) транзисторы Т₄ и Т₅, были бы соединены по схеме Дарлингтона.

Рис. 2.62. Соединение транзисторов по схеме Шиклаи («дополняющий транзистор Дарлингтона»).

Рис. 2.63. Мощный двухтактный каскад, в котором использованы выходные транзисторы только n-p-n — типа.

Транзистор со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току. Составные транзисторы — транзистор Дарлингтона и ему подобные — не следует путать с транзисторами со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току, в которых очень большое значение коэффициента h_21э получают в ходе технологического процесса изготовления элемента. Примером такого элемента служит транзистор типа 2N5962. для которого гарантируется минимальный коэффициент усиления по току, равный 450, при изменении коллекторного тока в диапазоне от 10 мкА до 10 мА; этот транзистор принадлежит к серии элементов 2N5961-2N5963, которая характеризуется диапазоном максимальных напряжений U_кэ от 30 до 60 В (если коллекторное напряжение должно быть больше, то следует пойти на уменьшение значения C). Промышленность выпускает согласованные пары транзисторов со сверхбольшим значением коэффициента β. Их используют в усилителях с низким уровнем сигнала, для которых транзисторы должны иметь согласованные характеристики; этому вопросу посвящен разд. 2.18. Примерами подобных стандартных схем служат схемы типа LM394 и МАТ-01; они представляют собой транзисторные пары с большим коэффициентом усиления, в которых напряжение U_бэ согласовано до долей милливольта (в самых хороших схемах обеспечивается согласование до 50 мкВ), а коэффициент h_21э — до 1%. Схема типа МАТ-03 представляет собой согласованную пару p-n-p — транзисторов.

Транзисторы со сверхбольшим значением коэффициента β можно объединять по схеме Дарлингтона. При этом базовый ток смещения можно сделать равным всего лишь 50 пкА (примерами таких схем служат операционные усилители типа LM111 и LM316.

Некоторые типичные транзисторные схемы

Транзистор Дарлингтона. Как проверить и принцип работы

Составной транзистор Дарлингтона компонуется из пары стандартны транзисторов, объединённых кристаллом и общим защитным покрытием. Обычно на чертежах для отметки положения подобного транзистора не применяют никаких специальных символов, только тот, которым отмечают транзисторы стандартного типа.

К эмиттерной цепи одного из элементов присоединён нагрузочный резистор. Выводы транзистора Дарлингтона аналогичны биполярному полупроводниковому триоду:

• база;
• эмиттер;
• коллектор.

Помимо общепринятого варианта составного транзистора существует несколько его разновидностей.

Пара Шиклаи и каскодная схема

Другое название составного полупроводникового триода – пара Дарлингтона. Кроме неё существует также пара Шиклаи. Это сходная комбинация диады основных элементов, которая  отличается тем, что включает в себя разнотипные транзисторы.

Что до каскодной схемы, то это также вариант составного транзистора, в котором один полупроводниковый триод  включается по схеме с ОЭ, а другой по схеме с ОБ. Такое устройство аналогично простому транзистору, который включён в схему с ОЭ, но обладающему более хорошими показателями по частоте, высоким входным сопротивлением и большим линейным диапазоном с меньшими искажениями транслируемого сигнала.

Достоинства и недостатки составных транзисторов

Мощность и сложность транзистора Дарлингтона может регулироваться через увеличение количества включённых в него биполярных транзисторов. Существует также IGBT-транзистор, который включает в себя биполярный и полевой транзистор, используется в сфере высоковольтной электроники.

Главным достоинством составных транзисторов считается их способность давать большой коэффициент усиления по току. Дело в том, что, если коэффициент усиления у каждого из двух транзисторов будет по 60, то при их совместной работе в составном транзисторе общий коэффициент усиления будет равен произведению коэффициентов входящих в его состав транзисторов (в данном случае — 3600). Как результат — для открытия транзистора Дарлингтона потребуется довольно небольшой ток базы.

Недостатком составного транзистора считается их низкая скорость работы, что делает их пригодными для использования только в схемах работающих на низких частотах. Зачастую составные транзисторы фигурируют как компонент выходных каскадов мощных низкочастотных усилителей.

Особенности работы устройства

У составных транзисторов постепенное уменьшение напряжения вдоль проводника  на переходе база-эмиттер вдвое превышает стандартное. Уровень уменьшения напряжения на открытом транзисторе примерно равен тому падению напряжения, которое имеет диод.

По данному показателю составной транзистор сходен с понижающим трансформатором. Но относительно характеристик трансформатора транзистор Дарлингтона обладает гораздо большим усилением по мощности. Подобные транзисторы могут обслуживать работу переключателей частотой до 25 Гц.

Система промышленного  выпуска составных транзисторов налажена таким образом, что модуль полностью укомплектован и оснащён эмиттерным резистором.

Как проверить транзистор Дарлингтона

Самый простой способ проверки составного транзистора заключается в следующем:

• Эмиттер подсоединяется к «минусу» источника питания;
• Коллектор подсоединяется к одному из выводов лампочки, второй её вывод перенаправляется на «плюс» источника питания;
• Посредством резистора к базе передаётся плюсовое напряжение, лампочка светится;
• Посредством резистора к базе передаётся минусовое напряжение, лампочка не светится.

Если всё получилось так, как описано, то транзистор исправен.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Пара Дарлингтона — это… Что такое Пара Дарлингтона?

Условное обозначение составного транзистора

Принципиальная схема составного транзистора

Составной транзистор (транзистор Дарлингтона) — объединение двух или более биполярных транзисторов с целью увеличения коэффициента усиления по току.

Составной транзистор является каскадным соединением нескольких транзисторов, включенных по схеме с общим коллектором. Нагрузкой предыдущего каскада является переход база-эмиттер транзистора следующего каскада, то есть транзисторы соединяются коллекторами, а эмиттер входного транзистора соединяется с базой выходного. Кроме того, может использоваться нагрузка в виде резистора. Такое соединение рассматривают как один транзистор, коэффициент усиления по току которого при работе транзисторов в активном режиме приблизительно равен произведению коэффициентов усиления первого и второго транзисторов:

Составной транзистор имеет три вывода (база, эммитер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления по току типичного составного транзистора у мощных транзисторов равен ~1000 и у маломощных транзисторов ~50000. Это означает, что небольшого тока базы достаточно для того, чтобы составной транзистор открылся.

Достоинства составного транзистора:

• Высокий коэффициент усиления по току.

Недостатками составного транзистора:

• Низкое быстродействие, особенно перехода из открытого состояния в закрытое. По этой причине составные транзисторы используются преимущественно в низкочастотных ключевых и усилительных схемах.
• Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер почти в два раза больше чем в обычном транзисторе и составляет для кремниевых транзисторов около 1.2 — 1.4 В (не может быть меньше, чем удвоенное падение напряжения на p-n переходе).
• Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора около 0.9 В (по сравнению с 0.2 у обычных транзисторов) для маломощных транзисторов и около 2 В для транзисторов большой мощности (не может быть меньше, падение напряжения на p-n переходе плюс падение напряжения на насыщенном входном транзисторе).

Применение нагрузочного резистора R1 позволяет улучшить некоторые характеристики составного транзистора. Величина резистора выбирается с таким расчётом, чтобы ток коллектор-эмиттер транзистора VT1 в закрытом состоянии создавал на резисторе падение напряжение, недостаточное для открытия транзистора VT2. Таким образом, ток утечки транзистора VT1 не усиливается транзистором VT2, тем самым уменьшается общий ток коллектор-эмиттер составного транзистора в закрытом состоянии.

Кроме того, применение резистора R1 способствует увеличению быстродействия составного транзистора за счёт форсирования закрытия транзистора VT2.

В отличие от биполярных, полевые транзисторы не используются в составном включении. Объединять полевые транзисторы нет необходимости, так как они и без того обладают чрезвычайно малым входным током.

Однако существуют схемы, например

Что такое составной транзистор или транзистор Дарлингтона | Электронные схемы

составные транзисторы транзисторы Дарлингтона кт825 кт972

Есть такие транзисторы под названием Дарлингтона или составные транзисторы. Корпуса таких транзисторов ничем не отличаются от обычных,также три вывода,по схеме обозначаются также.Так в чем же их отличие от обычных?

схема транзистора Дарлингтона кт825 TIP145

Такие транзисторы состоят из двух транзисторов и включены они так,что эмиттер первого транзистора подключен к базе второго.Ток эмиттера первого транзистора является током базы второго.Первый транзистор как правило менее мощный чем второй.Это делается для того,чтобы транзистор имел большой коэффициент усиления по току или коэффициент передачи тока,обозначается это как hFE или h31э. Этот коэффициент у составного транзистора может быть равен 750-18000 и более,у обычного транзистора в среднем 50-250.Это и есть самая главная характеристика транзистора Дарлингтона.

коэффициент передачи тока транзистора кт815в

У транзистора КТ815В,hFE равен 44

hFE транзистора Дарлингтона КТ972А

hFE транзистора Дарлингтона КТ972А равен 750,тестер не покажет его полностью,так как не способен его измерить,но и так видно,что усиление КТ972 больше чем КТ815.

как проверить транзистор Дарлинготона

Для наглядной демонстрации работы транзистора Дарлингтона,можно собрать простую схему.Нагрузку в коллектор транзистора надо подключить лампу накаливания 2.5В*150мА,на базу подать ток через резистор сопротивлением 10к,источник питания 3.7В. Выход звука с плеера подать на базу через конденсатор емкостью 4.7мкФ. С обычным транзистором КТ815В лампа будет тускло светить в такт звуку,с составным транзистором КТ972А лампа будет мигать в полный накал.Если на базу транзистора КТ972А,у которого hFE равняется 750,подать сигнал с током 1 мА,то этот сигнал усилится до 750 мА при определенных режимах работы.

транзистор Дарлингтона КТ972

Но есть и минусы у таких транзисторов.Составные транзисторы не работают на высоких частотах,их вы не увидите в выходном каскаде передатчиков,у них низкая граничная частота.Только у транзисторов КТ972 и КТ973 граничная частота указана до 200МГц. Если его применить на частоте 27МГц,он возможно и будет работать, но сигнал плохо будет усиливать и корпус будет сильно греться.У транзисторов низкое быстродействие для работы в ключевых схемах,хотя их и применяют в импульсных устройствах.Падение напряжения б-э в два раза больше,нежели чем у обычных транзисторов.

Их применяют в выходных каскадах усилителей низкой частоты,стабилизаторах тока и напряжения,электронных системах управления,схемах автоматики и защиты.

Схема дарлингтона принцип работы. Составной транзистор. Транзисторная сборка Дарлингтона. Пара Шиклаи и каскодная схема

Дарлингтона), часто являются составным элементов радиолюбительских конструкций. Как известно, при таком включении коэффициент усиления по току, как правило, увеличивается в десятки раз. Однако добиться значительного запаса работоспособности по напряжению, воздействующему на каскад, удается не всегда. Усилители по , состоящие из двух биполярных транзисторов (Рис. 1.23), часто выходят из строя при воздействии импульсного напряжения, даже если оно не превышает значение электрических параметров, указанных в справочной литературе.

С этим неприятным эффектом можно бороться разными способами. Одним из них — самым простым — является наличие в паре транзистора с большим (в несколько раз) запасом ресурса по напряжению коллектор-эмиттер. Относительно высокая стоимость таких «высоковольтных» транзисторов приводит к увеличению себестоимости конструкции. Можно, конечно, приобрести специальные составные кремниевые в одном корпусе, например: КТ712, КТ829, КТ834, КТ848, КТ852, КТ853, КТ894, КТ897, КТ898, КТ973 и др. Этот список включает мощные и средней мощности приборы, разработанные практически для всего спектра радиотехнических устройств. А можно воспользоваться классической — с двумя параллельно включенными полевыми транзисторами типа КП501В — или использовать приборы КП501А…В, КП540 и другие с аналогичными электрическими характеристиками (Рис. 1.24). При этом вывод затвора подключают вместо базы VT1, а вывод истока — вместо эмиттера VT2, вывод стока — вместо объединенных коллекторов VT1, VT2.

Рис. 1.24. Замена полевыми транзисторами составного транзистора по

После такой несложной доработки, т.е. замены узлов в электрических схемах, универсального применения, тока на транзисторах VT1, VT2 не выходит из строя даже при 10-кратной и более перегрузке по напряжению. Причем ограничительного резистора в цепи затвора VT1 также увеличивается в несколько раз. Это приводит к тому, что имеют более высокое входное и, как следствие, выдерживают перегрузки при импульсном характере управления данным электронным узлом.

Коэффициент усиления по току полученного каскада не менее 50. Увеличивается прямо пропорционально увеличению напряжения питания узла.

VT1, VT2. При отсутствии дискретных транзисторов типа КП501А…В можно без потери качества работы устройства использовать микросхему 1014КТ1В. В отличие, например, от 1014КТ1А и 1014КТ1Б эта выдерживает более высокие перегрузки по приложенному напряжению импульсного характера — до 200 В постоянного напряжения. Цоколевка включения транзисторов микросхемы 1014КТ1А…1014К1В показана на Рис. 1.25.

Так же как и в предыдущем варианте (Рис. 1.24), включают параллельно.

Цоколевка полевых транзисторов в микросхеме 1014КТ1А…В

Автор опробовал десятки электронных узлов, включенных по . Такие узлы используются в радиолюбительских конструкциях в качестве токовых ключей аналогично составным транзисторам, включенным по . К перечисленным выше особенностям полевых транзисторов можно добавить их энергоэкономичность, так как в закрытом состоянии из-за высокого входного они практически не потребляют тока. Что касается стоимости таких транзисторов, то сегодня она практически такая же, как и стоимость среднемощных транзисторов типа , (и аналогичным им), которые принято использовать в качестве усилителя тока для управления устройствами нагрузки.

При проектировании схем радиоэлектронных устройств часто желательно иметь транзисторы с параметрами лучше тех моделей, которые предлагают фирмы производители радиоэлектронных компонентов (или лучше чем позволяет реализовать доступная технология изготовления транзисторов). Эта ситуация чаще всего встречается при проектировании интегральных микросхем. Нам обычно требуются больший коэффициент усиления по току h 21 , большее значение входного сопротивления h 11 или меньшее значение выходной проводимости h 22 .

Улучшить параметры транзисторов позволяют различные схемы составных транзисторов. Существует много возможностей реализовать составной транзистор из полевых или биполярных транзисторов различной проводимости, улучшая при этом его параметры. Наибольшее распространение получила схема Дарлингтона. В простейшем случае это соединение двух транзисторов одинаковой полярности. Пример схемы Дарлингтона на npn транзисторах приведен на рисунке 1.

Рисунок 1 Схема Дарлингтона на npn транзисторах

Приведенная схема эквивалентна одиночному npn транзистору. В данной схеме ток эмиттера транзистора VT1 является током базы транзистора VT2. Ток коллектора составного транзистора определяется в основном током транзистора VT2. Основным преимуществом схемы Дарлингтона является высокое значение коэффициента усиления по току h 21 , которое можно приблизительно определить как произведение h 21 входящих в схему транзисторов:

(1)

Однако следует иметь ввиду, что коэффициент h 21 достаточно сильно зависит от тока коллектора. Поэтому при малых значениях тока коллектора транзистора VT1 его значение может значительно уменьшиться. Пример зависимости h 21 от тока коллектора для разных транзисторов приведен на рисунке 2

Рисунок 2 Зависимость коэффициента усиления транзисторов от тока коллектора

Как видно из этих графиков, коэффициент h 21э практически не изменяется только у двух транзисторов: отечественный КТ361В и иностранный BC846A. У остальных транзисторов коэффициент усиления по току значительно зависит от тока коллектора.

В случае когда базовый ток транзистора VT2 получается достаточно мал, ток коллектора транзистора VT1 может оказаться недостаточным для обеспечения необходимого значения коэффициента усиления по току h 21 . В этом случае увеличения коэффициента h 21 и, соответственно, уменьшения тока базы составного транзистора можно добиться увеличением тока коллектора транзистора VT1. Для этого между базой и эмиттером транзистора VT2 включают дополнительный резистор, как это показано на рисунке 3.

Рисунок 3 Составной транзистор Дарлингтона с дополнительным резистором в цепи эмиттера первого транзистора

Например, определим элементы для схемы Дарлингтона, собранной на транзисторах BC846A Пусть ток транзистора VT2 будет равен 1 мА. Тогда его ток базы будет равен:

(2)

При таком токе коэффициент усиления по току h 21 резко падает и общий коэффициент усиления по току может оказаться значительно меньше расчетного. Увеличив ток коллектора транзистора VT1 при помощи резистора можно значительно выиграть в значении общего коэффициента усиления h 21 . Так как напряжение на базе транзистора является константой (для кремниевого транзистора u бэ = 0,7 В), то рассчитаем по закону Ома:

(3)

В этом случае мы вправе ожидать коэффициент усиления по току до 40000. Именно таким образом выполнены многие отечественные и иностранные супербетта транзисторы, такие как КТ972, КТ973 или КТ825, TIP41C, TIP42C. Схема Дарлингтона широко используется в выходных каскадах усилителей низкой частоты (), операционных усилителей и даже цифровых , например, .

Следует отметить, что схема Дарлингтона обладает таким недостатком, как повышенное напряжение U кэ. Если в обычных транзисторах U кэ составляет 0,2 В, то в составном транзисторе это напряжение возрастает до 0,9 В. Это связано с необходимостью открывать транзистор VT1, а для этого на его базу следует подать напряжение 0,7 В (если мы рассматриваем кремниевые транзисторы).

Для того, чтобы устранить указанный недостаток была разработана схема составного транзистора на комплементарных транзисторах. В российском Интернете она получила название схемы Шиклаи. Это название пришло из книги Титце и Шенка, хотя эта схема ранее имела другое название. Например, в советской литературе она называлась парадоксной парой. В книге В.Е.Хелейн и В.Х.Холмс составной транзистор на комплементарных транзисторах называется схемой Уайта, поэтому будем ее называть просто составным транзистором. Схема составного pnp транзистора на комплементарных транзисторах приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 Составной pnp транзистор на комплементарных транзисторах

Точно таким же образом образуется npn транзистор. Схема составного npn транзистора на комплементарных транзисторах приведена на рисунке 5.

Рисунок 5 Составной npn транзистор на комплементарных транзисторах

В списке литературы на первом месте приведена книга 1974 года издания, но существуют КНИГИ и остальные издания. Есть основы, которые не устаревают длительное время и огромное количество авторов, которые просто повторяют эти основы. Рассказать понятно надо уметь! За все время профессиональной деятельности я встретил менее десяти КНИГ. Я всегда рекомендую изучать аналоговую схемотехнику с этой книги.

Дата последнего обновления файла 18.06.2018

Литература:

Вместе со статьей «Составной транзистор (схема Дарлингтона)» читают:

http://сайт/Sxemoteh/ShVklTrz/kaskod/

http://сайт/Sxemoteh/ShVklTrz/OE/

Буквально сразу после появления полупроводниковых приборов, скажем, транзисторов, они стремительно начали вытеснять электровакуумные приборы и, в частности, триоды. В настоящее время транзисторы занимают ведущее положение в схемотехнике.

Начинающему, а порой и опытному радиолюбителю-конструктору, не сразу удаётся найти нужное схемотехническое решение или разобраться в назначении тех или иных элементов в схеме. Имея же под рукой набор «кирпичиков» с известными свойствами гораздо легче строить «здание» того или другого устройства.

Не останавливаясь подробно на параметрах транзистора (об этом достаточно написано в современной литературе, например, в ), рассмотрим лишь отдельные свойства и способы их улучшения.

Одна из первых проблем, возникающих перед разработчиком, — увеличение мощности транзистора. Её можно решить параллельным включением транзисторов (). Токовыравнивающие резисторы в цепях эмиттеров способствуют равномерному распределению нагрузки.

Оказывается, параллельное включение транзисторов полезно не только для увеличения мощности при усилении больших сигналов, но и для уменьшения шума при усилении слабых. Уровень шумов уменьшается пропорционально корню квадратному из количества параллельно включённых транзисторов.

Защита от перегрузки по току наиболее просто решается введением дополнительного транзистора (). Недостаток такого самозащитного транзистора — снижение КПД из-за наличия датчика тока R. Возможный вариант усовершенствования показан на . Благодаря введению германиевого диода или диода Шоттки можно в несколько раз уменьшить номинал резистора R, а значит, и рассеиваемую на нём мощность.

Для защиты от обратного напряжения параллельно выводам эмиттер-коллектор обычно включают диод, как, например, в составных транзисторах типа КТ825, КТ827.

При работе транзистора в ключевом режиме, когда требуется быстрое его переключение из открытого состояния в закрытое и обратно, иногда применяют форсирующую RC-цепочку (). В момент открывания транзистора заряд конденсатора увеличивает его базовый ток, что способствует сокращению времени включения. Напряжение на конденсаторе достигает падения напряжения на базовом резисторе, вызванного током базы. В момент закрывания транзистора конденсатор, разряжаясь, способствует рассасыванию неосновных носителей в базе, сокращая время выключения.

Повысить крутизну транзистора (отношение изменения тока коллектора (стока) к вызвавшему его изменению напряжения на базе (затворе) при постоянном Uкэ Uси)) можно с помощью схемы Дарлингтона (). Резистор в цепи базы второго транзистора (может отсутствовать) применяют для задания тока коллектора первого транзистора. Аналогичный составной транзистор с высоким входным сопротивлением (благодаря применению полевого транзистора) представлен на . Составные транзисторы, представленные на рис. и , собраны на транзисторах разной проводимости по схеме Шиклаи.

Введение в схемы Дарлингтона и Шиклаи дополнительных транзисторов, как показано на рис. и , увеличивает входное сопротивление второго каскада по переменному току и соответственно коэффициент передачи . Применение аналогичного решения в транзисторах рис. и даёт соответственно схемы и , линеаризируя крутизну транзистора .

Широкополосный транзистор с высоким быстродействием представлен на . Повышение быстродействия достигнуто в результате уменьшения эффекта Миллера аналогично и .

«Алмазный» транзистор по патенту ФРГ представлен на . Возможные варианты его включения изображены на . Характерная особенность этого транзистора-отсутствие инверсии на коллекторе. Отсюда и увеличение вдвое нагрузочной способности схемы .

Мощный составной транзистор с напряжением насыщения около 1,5 В изображён на рис.24. Мощность транзистора может быть значительно увеличена путём замены транзистора VT3 на составной транзистор ().

Аналогичные рассуждения можно привести и для транзистора p-n-p типа, а также полевого транзистора с каналом p-типа. При использовании транзистора в качестве регулирующего элемента или в ключевом режиме возможны два варианта включения нагрузки: в цепь коллектора () или в цепь эмиттера ().

Как видно из приведённых формул, наименьшее падение напряжения, а соответственно и минимальная рассеиваемая мощность — на простом транзисторе с нагрузкой в цепи коллектора. Применение составного транзистора Дарлингтона и Шиклаи с нагрузкой в цепи коллектора равнозначно. Транзистор Дарлингтона может иметь преимущество, если коллекторы транзисторов не объединять. При включении нагрузки в цепь эмиттера преимущество транзистора Шиклаи очевидно.

Литература:

1. Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. — М.: Энергия, 1977.
2. Патент США 4633100: Публ. 20-133-83.
3. А.с. 810093.
4. Патент США 4730124: Публ.22-133-88. — С.47.

1. Увеличение мощности транзистора.

Резисторы в цепях эмиттеров нужны для равномерного распределения нагрузки; уровень шумов уменьшается пропорционально квадратному корню из количества параллельно включённых транзисторов.

2. Защита от перегрузки по току.

Недостаток-снижение КПД из-за наличия датчика тока R.

Другой вариант — благодаря введению германиевого диода или диода Шоттки можно в несколько раз уменьшить номинал резистора R, и на нём будет рассеиваться меньшая мощность.

3. Составной транзистор с высоким выходным сопротивлением.

Из-за каскодного включения транзисторов значительно уменьшен эффект Миллера.

Другая схема — за счёт полной развязки второго транзистора от входа и питанию стока первого транзистора напряжением, пропорциональным входному, составной транзистор имеет ещё более высокие динамические характеристики (единственное условие — второй транзистор должен иметь более высокое напряжение отсечки). Входной транзистор можно заменить на биполярный.

4. Защита транзистора от глубокого насыщения.

Предотвращение прямого смещения перехода база-коллектор с помощью диода Шоттки.

Более сложный вариант — схема Бейкера. При достижении напряжением на коллекторе транзистора напряжения базы «лишний» базовый ток сбрасывается через коллекторный переход, предотвращая насыщение.

5. Схема ограничения насыщения относительно низковольтных ключей.

С датчиком тока базы.

С датчиком тока коллектора.

6. Уменьшение времени включения/выключения транзистора путём применения форсирующей RC цепочки.

7. Составной транзистор.

Схема дарлингтона.

Схема Шиклаи.

Если соединить транзисторы, как показано на рис. 2.60, то полученная схема будет работать как один транзистор, причем его коэффициент (3 будет равен произведению коэффициентов составляющих транзисторов. Этот прием полезен для схем, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.

Рис. 2.60. Составной транзистор Дарлингтона.

Рис. 2.61. Повышение скорости выключения в составном транзисторе Дарлингтона.

В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером в два раза больше обычного, а напряжение насыщения равно по крайней мере падению напряжения на диоде (так как потенциал эмиттера транзистора должен превышать потенциал эмиттера транзистора на величину падения напряжения на диоде). Кроме того, соединенные таким образом транзисторы ведут себя как один транзистор с достаточно малым быстродействием, так как транзистор не может быстро выключить транзистор . С учетом этого свойства обычно между базой и эмиттером транзистора включают резистор (рис. 2.61). Резистор R предотвращает смещение транзистора в область проводимости за счет токов утечки транзисторов и . Сопротивление резистора выбирают так, чтобы токи утечки (измеряемые в наноамперах для малосигнальных транзисторов и в сотнях микроампер для мощных транзисторов) создавали на нем падение напряжения, не превышающее падения напряжения на диоде, и вместе с тем чтобы через него протекал ток, малый по сравнению с базовым током транзистора . Обычно сопротивление R составляет несколько сотен ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько тысяч ом в малосигнальном транзисторе Дарлингтона.

Промышленность выпускает транзисторы Дарлингтона в виде законченных модулей, включающих, как правило, и эмиттерный резистор. Примером такой стандартной схемы служит мощный п-р-п-транзистор Дарлингтона типа , его коэффициент усиления по току равен 4000 (типичное значение) для коллекторного тока, равного 10 А.

Рис. 2.62. Соединение транзисторов по схеме Шиклаи («дополняющий транзистор Дарлингтона»).

Соединение транзисторов по схеме Шиклаи (Sziklai).

Соединение транзисторов по схеме Шиклаи представляет собой схему, подобную той, которую мы только что рассмотрели. Она также обеспечивает увеличение коэффициента . Иногда такое соединение называют комплементарным транзистором Дарлингтона (рис. 2.62). Схема ведет себя как транзистор п-р-п-типа, обладающий большим коэффициентом . В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения, как и в предыдущей схеме, равно по крайней мере падению напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Разработчики применяют эту схему в мощных двухтактных выходных каскадах, когда хотят использовать выходные транзисторы только одной полярности. Пример такой схемы показан на рис. 2.63. Как и прежде, резистор представляет собой коллекторный резистор транзистора Транзистор Дарлингтона, образованный транзисторами , ведет себя как один транзистор п-р-п-типа с большим коэффициентом усиления по току. Транзисторы , соединенные по схеме Шиклаи, ведут себя как мощный транзистор р-п-р-тииа с большим коэффициентом усиления.

Рис. 2.63. Мощный двухтактный каскад, в котором использованы выходные транзисторы только .

Как и прежде, резисторы и имеют небольшое сопротивление. Эту схему иногда называют двухтактным повторителем с квазидополнительной симметрией. В настоящем каскаде с дополнительной симметрией (комплементарном) транзисторы были бы соединены по схеме Дарлингтона.

Транзистор со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току.

Составные транзисторы — транзистор Дарлингтона и ему подобные не следует путать с транзисторами со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току, в которых очень большое значение коэффициента получают в ходе технологического процесса изготовления элемента. Примером такого элемента служит транзистор типа , для которого гарантируется минимальный коэффициент усиления по току, равный 450, при изменении коллекторного тока в диапазоне от до этот транзистор принадлежит к серии элементов , которая характеризуется диапазоном максимальных напряжений от 30 до 60 В (если коллекторное напряжение должно быть больше, то следует пойти на уменьшение значения ). Промышленность выпускает согласованные пары транзисторов со сверхбольшим значением коэффициента . Их используют в усилителях с низким уровнем сигнала, для которых транзисторы должны иметь согласованные характеристики; этому вопросу посвящен разд. 2.18. Примерами подобных стандартных схем служат схемы типа они представляют собой транзисторные пары с большим коэффициентом усиления, в которых напряжение согласовано до долей милливольта (в самых хороших схемах обеспечивается согласование до , а коэффициент Схема типа представляет собой согласованную пару .

Транзисторы со сверхбольшим значением коэффициента можно объединять по схеме Дарлингтона. При этом базовый ток смещения можно сделать равным всего лишь (примерами таких схем служат операционные усилители типа .

Расчеты транзисторов Дарлингтона

| Homemade Circuit Projects

Транзистор Дарлингтона — это хорошо известный и популярный способ соединения, использующий пару биполярных транзисторных переходных транзисторов (BJT), предназначенных для работы как унифицированный транзистор «superbeta» . На следующей схеме показаны детали подключения.

Определение

Транзистор Дарлингтона можно определить как соединение между двумя BJT, которое позволяет им формировать один составной BJT, приобретая значительный коэффициент усиления по току, который обычно может превышать тысячу.

Основным преимуществом этой конфигурации является то, что составной транзистор ведет себя как одиночное устройство, имеющее усиление по току, эквивалентное произведению коэффициентов усиления по току каждого транзистора.

Если соединение Дарлингтона состоит из двух отдельных BJT с коэффициентами усиления по току β ₁ и β ₂ , комбинированный коэффициент усиления по току можно рассчитать по формуле:

β _D = β ₁ β ₂ — ——- (12.7)

Когда согласованные транзисторы используются в соединении Дарлингтона, так что β ₁ = β ₂ = β, приведенная выше формула для усиления по току упрощается как:

β _D = β ² — ——- (12.8)

Транзистор Дарлингтона в корпусе

Благодаря своей огромной популярности, транзисторы Дарлингтона также производятся и доступны в готовом виде в едином корпусе, который имеет два биполярных транзистора, соединенных внутри как один блок.

В следующей таблице приведены данные для примера пары Дарлингтона в одном пакете.

Указанный текущий выигрыш — это чистый выигрыш от двух BJT. Блок поставляется с 3-мя стандартными внешними выводами, а именно базой, эмиттером, коллектором.

Этот тип корпусных транзисторов Дарлингтона имеет внешние характеристики, аналогичные обычным транзисторам, но имеет очень высокий и улучшенный выходной ток по сравнению с обычными одиночными транзисторами.

Как смещать постоянным током схему транзистора Дарлингтона

На следующем рисунке показана общая схема Дарлингтона, использующая транзисторы с очень высоким коэффициентом усиления по току β _D .

Здесь базовый ток можно рассчитать по формуле:

I _B = V _CC — V _BE / R _B + β _D R _E ——- ——- (12.9)

Хотя это может выглядеть аналогично уравнению, которое обычно применяется для любого обычного BJT, значение β _D в приведенном выше уравнении будет значительно выше, и V _BE будет сравнительно больше. Это также было доказано в типовой таблице данных, представленной в предыдущем абзаце.

Следовательно, ток эмиттера можно рассчитать как:

I _E = (β _D + 1) I _B ≈ β _D I _B ———- —- (12.10)

Напряжение постоянного тока будет:

В _E = I _E R _E ————— (12.11)

В _B = V _E + V _BE ————— (12.12)

Решенный пример 1

Рассчитайте токи смещения по данным, приведенным на следующем рисунке. и напряжения цепи Дарлингтона.

Решение : Применяя уравнение 12.9, базовый ток определяется как:

I _B = 18 В — 1,6 В / 3,3 МОм + 8000 (390 Ом) ≈ 2,56 мкА

Применяя уравнение 12.10, ток эмиттера можно оценить как:

I _E ≈ 8000 (2,56 мкА) ≈ 20,28 мА ≈ I _C

Напряжение постоянного тока эмиттера можно рассчитать с помощью уравнения 12.11, как:

В _E = 20,48 мА (390 Ом ) ≈ 8 В,

Наконец, напряжение коллектора можно оценить, применив уравнение.12.12, как указано ниже:

В _B = 8 В + 1,6 В = 9,6 В

В этом примере напряжение питания на коллекторе Дарлингтона будет:
В _C = 18 В

в эквиваленте переменного тока Дарлингтона Схема

На рисунке ниже мы можем видеть схему эмиттер-повторитель BJT, подключенную в режиме Дарлингтона. Базовый вывод пары подключен к входному сигналу переменного тока через конденсатор C1.

Выходной сигнал переменного тока, полученный через конденсатор C2, связан с выводом эмиттера устройства.

Результат моделирования вышеуказанной конфигурации представлен на следующем рисунке. Здесь транзистор Дарлингтона можно увидеть замененным на эквивалентную схему переменного тока, имеющую входное сопротивление r _i и выходной источник тока, представленный как β _D I _b

Входной импеданс переменного тока можно рассчитать следующим образом:

Базовый ток переменного тока, проходящий через r _i :

I _b = V _i — V _o / r _я ———- (12.13)

Так как
V _o = (I _b + β _D I _b ) R _E ———- (12.14)

Если мы применим уравнение 12.13 в уравнении. 12.14 получаем:

I _b r _i = V _i — V _o = V _i — I _b (1 + β _D ) R _E

Решение выше для V _i :

V _i = I _b [r _i + (1 + β _D ) R _E ]

V _i / I _b = r _i + β _D R _E

Теперь, исследуя базу транзистора, его входное сопротивление по переменному току можно оценить как:

Z _i = R _B ॥ r _i + β _D R _E ———- (12.15)

Решенный пример 2

Теперь давайте рассмотрим практический пример для приведенной выше конструкции эмиттерного повторителя, эквивалентного переменному току:

Определим входное сопротивление цепи, учитывая r _i = 5 кОм

Применяя уравнение 12.15, мы решаем уравнение, как показано ниже:

Z _i = 3,3 МОм॥ [5 кОм + (8000) 390 Ом)] = 1,6 МОм

Практическая конструкция

Вот практическая конструкция Дарлингтона путем соединения силового транзистора 2N3055 с малосигнальным транзистором BC547.

Резистор 100 кОм используется на стороне входа сигнала для снижения тока до нескольких миллиампер.

Обычно при таком низком токе на базе 2N3055 сам по себе никогда не может осветить сильноточную нагрузку, такую ​​как лампочка 12 В на 2 А. Это связано с тем, что коэффициент усиления по току 2N3055 очень низкий, чтобы преобразовать низкий базовый ток в высокий ток коллектора.

Однако, как только другой BJT, который в данном случае является BC547, подключается к 2N3055 в паре Дарлингтона, единое усиление по току возрастает до очень высокого значения и позволяет лампе светиться с полной яркостью.

Th средний коэффициент усиления по току (hFE) 2N3055 составляет около 40, а для BC547 — 400. Когда они объединяются в пару Дарлингтона, коэффициент усиления существенно возрастает до 40 x 400 = 16000, не правда ли, круто. Такую мощность мы можем получить от конфигурации транзистора Дарлингтона, а обычный на вид транзистор можно было бы превратить в устройство с очень высокими характеристиками всего лишь с помощью простой модификации.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какой-либо вопрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Как работает транзистор пара Дарлингтона — Kitronik Ltd

Пара Дарлингтона — это два транзистора, которые действуют как один транзистор, но с гораздо более высоким коэффициентом усиления по току. Это означает, что небольшое количество тока от датчика, микроконтроллера или подобного можно использовать для управления большей нагрузкой.Пример схемы показан ниже:

Пара Дарлингтона может состоять из двух транзисторов, как показано на схеме, или доступны транзисторы с парой Дарлингтона, когда два транзистора содержатся в одном корпусе.

Какая сейчас прибыль?

У транзисторов есть характеристика, называемая усилением по току. Это называется его hFE. Величина тока, который может пройти через нагрузку в схеме выше, когда транзистор включен, составляет: Ток нагрузки = входной ток x коэффициент усиления транзистора (hFE) Коэффициент усиления по току различается для разных транзисторов и может быть найден в данных лист для устройства.Для обычного транзистора это обычно будет около 100. Это будет означать, что ток, доступный для управления нагрузкой, будет в 100 раз больше, чем ток на входе транзистора.

Зачем нужна пара Дарлингтона?

В некоторых приложениях величина входного тока, доступного для включения транзистора, очень мала. Это может означать, что один транзистор может не пропускать достаточный ток, необходимый для нагрузки. Как было сказано ранее, это равно входному току x усилению транзистора (hFE).Если невозможно увеличить входной ток, необходимо увеличить коэффициент усиления транзистора. Это может быть достигнуто с помощью пары Дарлингтона. Пара Дарлингтона действует как один транзистор, но с коэффициентом усиления по току, который равен: Общий коэффициент усиления по току (общий hFE) = коэффициент усиления по току транзистора 1 (hFE t1) x коэффициент усиления по току транзистора 2 (hFE t2) Так, например, если у вас было два транзистора с коэффициентом усиления по току (hFE) = 100: (hFE общий) = 100 x 100 (hFE общий) = 10 000. Вы можете видеть, что это дает значительно больший коэффициент усиления по току по сравнению с одиночным транзистором.Следовательно, это позволит очень низкому входному току переключать гораздо больший ток нагрузки.

Базовое напряжение активации

Обычно для включения транзистора базовое входное напряжение транзистора должно быть больше 0,7 В. Поскольку в паре Дарлингтона используются два транзистора, это значение удваивается. Следовательно, базовое напряжение должно быть больше 0,7 В x 2 = 1,4 В. Также стоит отметить, что падение напряжения на контактах коллектора и эмиттера пары Дарлингтона при включении будет около 0.9 В Следовательно, если напряжение питания составляет 5 В (как указано выше), напряжение на нагрузке будет около 4,1 В (5–0,9 В).

Другие ресурсы

Эта статья указана в разделе ресурсов веб-сайта в разделе, посвященном электронике. Возможно, вас заинтересуют другие подобные ресурсы:

Посмотреть в реальном проекте

У нас есть два электронных комплекта, в которых используется пара Дарлингтона, позволяющая контролировать выходной ток до половины ампер:

Загрузите версию этой страницы в формате pdf. Узнать больше об авторе подробнее »Если вы нашли эту статью полезной и хотели бы получать от нас обновления продуктов и бесплатные электронные ресурсы, то подпишитесь на нашу рассылку новостей здесь.Мы также ненавидим спам и обещаем никогда не продавать и не сообщать свой адрес электронной почты, и вы можете отказаться от подписки в любое время.

© Kitronik Ltd — Вы можете распечатать эту страницу и ссылку на нее, но не должны копировать страницу или ее часть без предварительного письменного согласия Kitronik.

Пара Дарлингтона

Транзистор имеет несколько характеристик; один из них — это усиление по току, которое можно определить как отношение выходного тока к входному, и оно обозначается бета.

Коэффициент усиления транзистора или коэффициент усиления по току (β) = ток нагрузки или коллектора / входной или базовый ток

Ток нагрузки = усиление тока (бета) × базовый ток

Для нормального транзистора значение бета равно 100.

Приведенное выше уравнение говорит о том, что выходной ток в 100 раз превышает входной, когда бета = 100.

Для повышения эффективности и высокого коэффициента усиления используются составные устройства. Пара Дарлингтона или транзистор Дарлингтона — одна из них.

В конфигурации транзистора с общим эмиттером коэффициент усиления по току представляет собой отношение тока коллектора к току базы. Нам требуется высокий коэффициент усиления для управления высокими нагрузками, такими как аудиоусилитель, регуляторы мощности, контроллер двигателя и т. Д. Одного транзистора недостаточно для управления высоким коэффициентом усиления.Эту проблему можно решить с помощью пары Дарлингтона.

Основной принцип

Транзисторы соединены таким образом, что входной ток сначала усиливается первым транзистором, а затем — базой второго транзистора. Следовательно, ток снова усиливается вторым транзистором, что дает высокий коэффициент усиления по току на выходе.

Принципиальная схема и конструкция

Пара Дарлингтона состоит из двух транзисторов, соединенных таким образом, что обеспечивает высокое значение усиления даже при низком базовом токе.Пара Дарлингтона может быть образована двумя транзисторами NPN или PNP. Здесь мы поговорим о NPN.

Транзисторы, используемые здесь, имеют общую конфигурацию эмиттера. Один из транзисторов работает как ведомый, а другой — как ведущий, увеличивая коэффициент усиления на выходе. Ведомый транзистор или эмиттер запускающего транзистора подключается к базе ведущего транзистора. Ток эмиттера на выходе ведомого транзистора используется для получения высокого уровня на базе ведущего транзистора. Коллекторы обоих транзисторов подключаются друг к другу, а затем к положительному источнику питания, например, 5 В.Ток, усиленный ведомым транзистором, снова усиливается ведущим транзистором. Следовательно, ток на эмиттере настолько велик, что на выходе могут возникать большие нагрузки.

Предположим, что усиление по току ведомого транзистора составляет бета1, а главного транзистора — бета2. Общий коэффициент усиления по току транзистора будет произведением бета1 и бета2. Для стандартного транзистора бета составляет 100. Следовательно, общий коэффициент усиления по току в 10000 раз превышает входной ток, что очень велико.Таким образом, это значение коэффициента усиления по току способно дать большой ток на выходе.

Рис.1: Принципиальная схема пары Дарлингтона

Допустим, коэффициент усиления по току первого транзистора

Бета1 = Ic1 / Ib1

Ic1 = beta1.Ib1

Текущее усиление следующего транзистора,

Бета2 = Ic2 / Ib2

Тогда Ic2 = Beta2 * Ib2

Полный ток на коллекторе Ic = Ic1 + Ic2

Ic = Beta1.Ib1 + Beta2.Ib2

Так как ток базы второго транзистора равен

Ib2 = Ib + Ic1

Ib2 = Beta1.Ib + Ib (поскольку Ib = ib1)

Ib2 = Ib (1+ Beta1)

Подставив в приведенное выше уравнение Ic = Beta1.

Ib + Beta2.Ib (1 + Beta1)

Ic = Ib (Бета1 + Бета2 + Бета1 * Бета2)

Индивидуальной бета-версией пренебрегают, поскольку произведение обоих текущих коэффициентов усиления очень велико по сравнению с их суммой. Следовательно, мы можем записать приведенное выше уравнение как

Ic = Ib (Бета1 + Бета2)

Из приведенного выше уравнения мы можем проанализировать общий коэффициент усиления по току,

Бета = Бета1 * Бета2

Из этого вывода мы можем видеть, что небольшое положительное напряжение на базе дает высокий коэффициент усиления по току.Это усиление затем используется для сильноточных нагрузок

Как правило, транзистор кремниевого типа NPN проводит ток только тогда, когда напряжение на переходе между его базой и эмиттером больше или равно 0,7 В (практически оно составляет 0,65 В). Но в паре Дарлингтона мы используем два транзистора, соединенных друг с другом, что увеличивает значение порогового напряжения для обоих транзисторов. Следовательно, для конфигурации Дарлингтона напряжение база-эмиттер должно быть больше или равно 1,4 В.

Преимущества пары Дарлингтона

• Высокое усиление по току, чем у одиночного транзистора

• Очень высокий входной импеданс.

• Просто и удобно

---

В рубрике: Учебники

---

Схема Дарлингтона на полевых транзисторах. Составной транзистор (схема Дарлингтона). Примеры применения составного транзистора

Если подключить транзисторы, как показано на рис. 2.60, то полученная схема будет работать как один транзистор, а его коэффициент β будет равна работе коэффициентов β компонентов транзисторов.

Рис.2.60. Составной транзистор Дарлингтон .

Этот прием полезен для схем с защелкой (например, для стабилизаторов напряжения или выходных конденсаторов усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большое входное сопротивление.

В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером вдвое больше, чем обычно, а напряжение насыщения равно как минимум падению напряжения на диоде (поскольку потенциал эмиттера транзистора T 1 должен превышать потенциал транзисторного эмиттера Т 2. По величине падения напряжения на диоде). Кроме того, транзисторы соединены таким образом как один транзистор с достаточно малой скоростью, так как транзистор Т 1 не может быстро выключить транзистор Т 2. . Принимая во внимание это свойство, обычно между базой и эмиттером транзистора Т 2. Включает резистор (рис. 2.61).

Рис. 2.61. Увеличьте скорость отключения в составном транзисторе Дарлингтона.

Резистор R. Предотвращает смещение транзистора Тл 2. в зоне проводимости из-за утечки тока транзисторов Тл 1 и Тл 2. . Сопротивление резистора выбирается таким образом, чтобы токи утечки (измеренные в нанопарфюмерах для небольших транзисторов и в сотнях микроампер для мощных транзисторов) создавали на нем падение напряжения, не превышающее падения напряжения на диоде, и при этом Время, чтобы ток протек, мало по сравнению с ним Ток базового транзистора Тл 2.. Обычно сопротивление Р. . Оно составляет несколько сотен Ом у мощного транзистора Дарлингтона и несколько тысяч Ом у небольшого транзистора Дарлингтона.

Промышленность выпускает транзисторы Дарлингтона в виде готовых модулей, включая, как правило, эмиттерный резистор. Примером такой типовой схемы является мощный N-P-N -Транзистор Дарлингтона типа 2N6282, его коэффициент усиления по току составляет 4000 (типовое значение) при токе коллектора, равном 10 А.

Подключение транзисторов по схеме Шикла ( Sziklai.). Подключение транзисторов по схеме Шиклая представляет собой схему, аналогичную той, что мы только что рассмотрели. Это также обеспечивает увеличение коэффициента β . Иногда такое соединение называют дополнительным транзистором Дарлингтона (рис. 2.62).

Рис. 2.62. . Подключение транзисторов по схеме Шиклая («Дополнительный транзистор Дарлингтона»).

Схема ведет себя как транзистор n-P-N -типа с большим коэффициентом β .В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения, как и в предыдущей схеме, составляет как минимум падение на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Т 2. Рекомендуется включать резистор с малым сопротивлением. Разработчики применяют эту схему в мощных двухтактных выходных каскадах, когда хотят использовать выходные транзисторы только одной полярности. Пример такой схемы показан на рис. 2.63.

Фиг.2.63. Мощный двухтактный каскад, в котором используются только выходные транзисторы. N-P-N -Тип.

Как и прежде, резистор является коллекторным резистором транзистора 1. . Транзистор Дарлингтона, образованный транзисторами T 2. и T. 3, ведет себя как один транзистор N-P-N -типа, с большим коэффициентом усиления по току. Транзисторы Т 4. и Т 5. , подключенные по схеме Шиклая, ведут себя как мощный транзистор П-Н-П -типа с большим коэффициентом усиления.Как и прежде, резисторы R 3. и R 4. имеют небольшое сопротивление. Эту схему иногда называют двухтактным повторителем с квазифармацевтической симметрией. В представленном каскаде с дополнительной симметрией (комплементарными) транзисторы Т 4. и Т 5. будут подключены по схеме Дарлингтона.

Транзистор со сверхвысоким значением коэффициента усиления тока. Композитные транзисторы — транзистор Дарлингтона и им подобные — не следует путать с транзисторами со сверхвысоким значением коэффициента усиления по току, в которых очень важно значение коэффициента H 21E., полученное в технологическом процессе изготовления элемента. Примером такого элемента является транзистор типа 2N5962, для которого гарантируется минимальный коэффициент усиления по току равный 450 при изменении тока коллектора в диапазоне от 10 мкА до 10 мА; Этот транзистор относится к серии элементов 2N5961-2N5963, которая характеризуется диапазоном максимальных напряжений U CE от 30 до 60 В (если напряжение коллектора должно быть больше, то значение должно быть уменьшено β ).Промышленность производит согласованные пары транзисторов со сверхвысоким значением коэффициента β. . Они используются в усилителях слабого сигнала, для которых транзисторы должны иметь согласованные характеристики; Этому вопросу посвящен раздел. 2.18. . Примерами таких типовых схем являются схемы типа LM394 и MAT-01; Это пары транзисторов с большим коэффициентом усиления, в которых напряжение U BE согласовано с долями Милливольт (в лучших схемах допускается согласование до 50 мкВ), а коэффициент h 21E. — до 1%. Схема MAT-03 представляет собой согласованную пару транзисторов p-N-P .

Транзисторы со сверхвысоким значением коэффициента β Можно комбинировать по схеме Дарлингтона. В этом случае ток сдвига базы можно сделать равным всего 50 ПКА (примерами таких схем служат операционные усилители типа LM111 и LM316.

Взаимосвязь поездов

Когда напряжение смещения задано, например, в репитере эмиттера, делители в базовых цепях выбираются так, чтобы делитель базы данных действовал как жесткий источник напряжения, т.е.е. так что сопротивление параллельных приемным резисторам было значительно меньше входного сопротивления схемы со стороны Базы. В связи с этим входное сопротивление всей схемы определяется делителем напряжения — для сигнала, поступающего на его вход, входное сопротивление оказывается намного меньше, чем это действительно необходимо. На рис. 2.64 показывает соответствующий пример.

Рис. 2.64.

Общий входной импеданс схемы составляет примерно 9 кОм, а сопротивление делителя напряжения для входного сигнала составляет 10 Ом.Желательно, чтобы входное сопротивление всегда было большим, и в любом случае неразумно нагружать источник входного сигнала делителем, который в конечном итоге нужен только для обеспечения смещения транзистора. Сложность выхода позволяет метод следящей связи (рис. 2.65).

Рис. 2.65. Увеличить входной импеданс эмиттера-повторителя на частотах сигнала за счет включения в схему связи образца делителя, обеспечивающего смещение базы данных.

Транзистор смещения обеспечивают резисторы R 1, R 2, R 3 . Конденсатор С 2 выбран так, чтобы его полного сопротивления на частотах сигнала было недостаточно по сравнению с сопротивлением резисторов смещения. Как всегда, смещение будет стабильным, если сопротивление его источника по dC, заданное в базе данных (в данном случае 9,7 кОм), значительно меньше сопротивления для постоянного тока от базы (в данном случае ~ 100 кОм). Но здесь входное сопротивление для частот сигналов не равно сопротивлению постоянного тока.

Рассмотрим путь прохождения: входной сигнал U Vh генерирует сигнал на эмиттере U E. ~ = u Vh , поэтому приращение тока, протекающего через резистор смещения R 3. , будет I . = ( u Vh — u E. ) / R 3. ~ = 0, т.е. Z. Vh =. u Vh / i Vh ) ~ =

Получили, что входное (шунтирующее) сопротивление схемы вытеснения очень велико для частот сигнала .

Другой подход к анализу схемы основан на том, что падение напряжения на резисторе R 3. Для всех частот сигнал одинаково (так как напряжение между его выводами меняется одинаково), т.е. он является источником тока. Но сопротивление источника тока бесконечно. На самом деле фактическое значение сопротивления не бесконечно, так как коэффициент реабилитации немного меньше 1. Последнее вызвано тем, что падение напряжения между базой и эмиттером зависит от тока коллектора, который изменяется при изменении уровня сигнала. изменения.Тот же результат может быть получен, если мы рассмотрим делитель, образованный выходным сопротивлением эмиттера [ r E. = 25/ I K. (MA) OM] и резистором эмиттера. Если коэффициент усиления повторителя напряжения обозначить А ( А ~ = 1), то значение активного сопротивления R 3. На частотах сигнала равно R 3. / (1 — НО ). На практике значение активного сопротивления R 3. Оно более чем в 100 раз превышает его номинальное значение, и входное сопротивление транзистора от базы преобладает над входным сопротивлением.В инвертирующем усилителе с общим эмиттером может быть выполнено аналогичное отслеживающее соединение, поскольку сигнал на эмиттере повторяет сигнал на базе. Обратите внимание, что схема делителя напряжения смещения питается переменным током (на частотах сигнала) с выходом эмиттера низкого уровня, поэтому входной сигнал не должен этого делать.

Из-за нагрузки коллектора. Принцип трекинговой связи может быть использован для увеличения активного (эффективного) сопротивления резистора нагрузки коллектора, если каскад загружен на повторитель.Это значительно увеличит коэффициент усиления каскада напряжений [Напомним, что K U. = — gmrk , но g M. = 1 / ( R 3. + r E. )] ·

На рис. 2.66 показан пример двухтактного выходного каскада с последующим соединением, построенного аналогично рассмотренной выше схеме двухтактного повторителя.

Рис. 2.66. Следующее подключение в коллекторе нагрузки усилителя мощности, которое представляет собой каскад нагрузки.

Так как на выходе повторяется сигнал на основе транзистора Т 2. , конденсатор ОТ Создает дополнительное соединение с коллекторной нагрузкой транзистора Т 1 и поддерживает постоянное падение напряжения на резисторе R 2. При наличии сигнала (импеданс конденсатора ОТ должен быть малым по сравнению с R 1, и R 2. во всей полосе частот). Благодаря этому резистору R 2. Становится похожим на источник тока, возрастающий коэффициент транзистора увеличивается Т 1 по напряжению и достаточному напряжению на основе транзистора Т 2. Даже при пиковых значениях сигнала. Когда сигнал становится близким к силовому напряжению U QK Потенциал в точке подключения резисторов R 1 и R 2. становится больше U QK , благодаря заряду накопленный конденсатор ОТ .В этом случае R 1 = R 2. (хороший вариант подбора резисторов), потенциал в точке их подключения превысит U QK в 1,5 раза в момент, когда на выходе будет U QK . Эта схема приобрела большую популярность при разработке низкочастотных бытовых усилителей, хотя простой источник тока имеет преимущества перед схемой с последующей связью, поскольку устраняет необходимость в использовании нежелательного элемента — электролитического конденсатора — и лучшие характеристики обеспечиваются на низких частотах.

Составной транзистор (транзистор Дарлингтона) представляет собой комбинацию двух или более биполярных транзисторов для увеличения коэффициента усиления по току. Такой транзистор используется в схемах, работающих с большими токами (например, в схемах стабилизаторов напряжения, выходных конденсаторах усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.

Обычный транзистор

Составной транзистор имеет три выхода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора.Коэффициент усиления типичного составного транзистора (иногда ошибочно называемого «супербет») в мощных транзисторах ≈ 1000, а в маломощных транзисторах ≈ 50000. Это означает, что для открытия составного транзистора достаточно небольшого тока базы.

В отличие от биполярных, полевые транзисторы в составном включении не используются. Комбинировать полевые транзисторы нет необходимости, так как они уже имеют крайне малый входной ток. Однако есть схемы (например, биполярный транзистор с изолированной заслонкой), где полевые и биполярные транзисторы используются совместно.В известном смысле такие схемы также можно рассматривать как составные транзисторы. Также для композитного транзистора можно добиться увеличения значения усиления за счет уменьшения толщины базы, но это представляет определенные технологические трудности.

Примером superBet (супер-β) транзисторов могут служить серии КТ3102, КТ3107. Однако их можно комбинировать и по схеме Дарлингтона. В этом случае базовый ток смещения можно сделать равным всего 50 ПКА (примерами таких схем являются операционные усилители типа LM111 и LM316).

Фотография типового усилителя на композитных транзисторах

Схема Дарлингтона

Один из видов такого транзистора изобрел инженер-электрик Сидни Дарлингтон (Sidney Darlington).

Концепция составного транзистора

Составной транзистор представляет собой каскадное соединение нескольких транзисторов, включенных таким образом, что нагрузка в эмиттере предыдущего каскада является базой-эмиттером транзистора следующего каскада, то есть транзисторы соединены коллекторами, а эмиттер входного транзистора подключен к выходной базе.Кроме того, резистивная нагрузка первого транзистора может использоваться как часть схемы ускорения закрытия. Такое соединение обычно рассматривается как один транзистор, коэффициент усиления которого при переходе транзисторов в активный режим приблизительно равен произведению коэффициентов усиления первого и второго транзисторов:

β c = β 1 ∙ β 2

Покажем, что составной транзистор действительно имеет коэффициент β , намного больше, чем его компоненты.Подходящий инкремент d. л. Б. = Д. л. В1. Получаем:

г. л. e1 = (1 + β 1) ∙ D л. Б. = Д. л. B2.

г. л. до = D. л. К1. + Д. л. К2. = β 1 ∙ D л. Б. + β 2 ∙ ((1 + β 1) ∙ D л. Б. )

Обмен г. l K. на dL B. , находим результирующий коэффициент дифференциальной передачи:

β σ = β 1 + β 2 + β 1 ∙ β 2

Так как всегда β > 1 , можно было считать:

β Σ = β 1 ∙ β 1

Следует подчеркнуть, что коэффициенты β 1 и β 1 может отличаться даже в случае однотипных транзисторов, так как ток эмиттера I E2. в 1 + β 2 в раза больше тока эмиттера I E1 (это следует из очевидного равенства I B2 = I E1 ).

Схема Шиклая

Пара Дарлингтона аналогична соединению транзисторов по схеме Шиклая, названной так в честь своего изобретателя Джорджа Шиклая, также иногда называемого комплементарным транзистором Дарлингтона. В отличие от схемы Дарлингтона, состоящей из двух транзисторов одного типа проводимости, схема ЧИКЛАИ содержит транзисторы разной полярности (p — n — p и n — p — n).Пара Шиклай ведет себя аналогично — П — Н — транзистору с большим коэффициентом усиления. Входное напряжение — это напряжение между базой и эмиттером транзистора Q1, а напряжение насыщения — это, по крайней мере, падение напряжения на диоде. Между базой и эмиттером транзистора Q2 рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Такая схема используется в мощных двухтактных выходных каскадах при использовании выходных транзисторов одной полярности.

Каскад Шиклай, аналог транзистора с переходом n — P — n

Схема Каско

Составной транзистор, выполненный по так называемой каскадной схеме, отличается тем, что транзистор VT1 включен по схеме с общим эмиттером, а транзистор VT2 — по схеме с общей базой.Такой составной транзистор эквивалентен одиночному транзистору, включенному по схеме с общим эмиттером, но он имеет гораздо лучшие частотные свойства и большую неразряженную мощность в нагрузке, а также позволяет значительно снизить влияние Миллера (увеличение в эквивалентном контейнере инвертирующего усилительного элемента за счет обратной связи с выхода On вход этого элемента при его выключении).

Преимущества и недостатки составных транзисторов

Высокие значения коэффициента усиления в составных транзисторах реализуются только в статическом режиме, поэтому составные транзисторы получили широкое распространение во входных каскадах операционных усилителей.В схемах на высоких частотах составные транзисторы уже не имеют таких преимуществ — граничная частота усиления по току и быстродействие составных транзисторов меньше одинаковых параметров для каждого из транзисторов VT1 и VT2.

Преимущества:

а) Высокий коэффициент усиления.

б) Darlington CHEMA изготавливается в виде интегральных схем и при том же токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов.Эти схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.

Недостатки:

а) Низкая скорость, особенно переход из открытого состояния в закрытое. По этой причине составные транзисторы используются в основном в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, на высоких частотах их параметры хуже, чем у одиночного транзистора.

б) Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в схеме Дарлингтона почти вдвое больше, чем в обычном транзисторе, и составляет около 1.2 — кремниевые транзисторы 1,4 В (не менее двойного падения напряжения на p-N переходе).

in) Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер, для кремниевого транзистора около 0,9 В (по сравнению с 0,2 В в обычных транзисторах) для маломощных транзисторов и около 2 В для транзисторов большой мощности (оно не может быть меньше, чем падение напряжения на переходе PN плюс падение напряжения на насыщенном входном транзисторе).

Использование нагрузочного резистора R1 позволяет улучшить некоторые характеристики составного транзистора.Размер резистора подбирается с таким расчетом, чтобы коллектор-эмиттер транзистора VT1 в закрытом состоянии создавал на резисторе падение напряжения, недостаточное для открытия транзистора VT2. Таким образом, ток утечки транзистора VT1 не усиливается транзистором VT2, тем самым уменьшая общий ток коллектор-эмиттер составного транзистора в закрытом состоянии. Кроме того, использование резистора R1 способствует увеличению быстродействия составного транзистора за счет замыкания транзистора VT2 замыканием.Обычно сопротивление R1 составляет сотни Ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько Ом в неподключенном транзисторе Дарлингтона. Примером схемы с эмиттерным резистором служит мощный транзистор N-P-N — Darlington Type CT825, его коэффициент усиления по току 10000 (типовое значение) при токе коллектора, равном 10 А.

Дарлингтон), часто представляют собой составные элементы любительских построек. Как известно, при таком включении коэффициент усиления по току, как правило, увеличивается в десять раз. Однако не всегда удается добиться значительного запаса работоспособности по напряжению, влияющему на каскад.Усилители потока, состоящие из двух биполярных транзисторов (рис. 1.23), часто выходят из строя под воздействием импульсного напряжения, даже если оно не превышает значения электрических параметров, указанных в справочнике.

С этим неприятным эффектом можно бороться разными способами. Один из них — самый простой — это наличие транзистора с большим (в несколько раз) запасом ресурса на коллектор-эмиттер напряжения. О высокой цене Такие «высоковольтные» транзисторы приводят к удорожанию конструкции.Можно, конечно, приобрести специальный композитный кремний в одном корпусе, например: KT712, CT829, KT834, KT848, KT852, KT853, KT894, KT897, KT898, KT973 и др. В этот список входят мощные и средние по мощности, устройства разработаны практически для всего спектра радиотехнических устройств. А можно использовать классический с двумя параллельно включенными полевыми транзисторами типа KP501B — или использовать устройства KP501A … B, KP540 и другие с аналогичными электрическими характеристиками (рис. 1.24). При этом выход затвора подключен вместо базы VT1, а выход истока — вместо эмиттера VT2, выход потока — вместо объединенных коллекторов VT1, VT2.

Рис. 1.24. Замена полевых транзисторов составного транзистора

После такой несложной доработки, т.е. замены узлов Б. электрические схемы универсального применения, ток на транзисторах VT1, VT2 не выходит из строя даже при 10-кратной и более перегрузке по напряжению. Причем ограничительный резистор в цепи затвора VT1 тоже увеличен в несколько раз. Это приводит к тому, что они имеют более высокую входную мощность и, как следствие, выдерживают перегрузки с импульсным характером управления этим электронным узлом.

Полученный коэффициент усиления токового каскада составляет не менее 50. Увеличивается прямо пропорционально увеличению напряжения питания узла.

ВТ1, ВТ2. При отсутствии дискретных транзисторов типа КП501А … в можно использовать без потери качества устройства, используйте микросхему 1014ct1B. В отличие, например, от 1014ct1A и 1014ct1B, он может выдерживать более высокие перегрузки по приложенному импульсному напряжению — до 200 В постоянного напряжения. COFCOLOGE Включение транзисторов микросхемы 1014ct1a… 1014K1V показан на рис. 1.25.

Как и в предыдущем варианте (рис. 1.24), включать параллельно.

Codolve полевые транзисторы в микросхеме 1014ct1a … в

Автор опробовал десятки электронных узлов, включенных программно. Такие узлы используются в любительских структурах в качестве ключей тока точно так же, как программное обеспечение для композитных транзисторов. К перечисленным выше особенностям полевых транзисторов можно добавить их энергоэффективность, так как в закрытом состоянии из-за высокого входа они практически не потребляют ток.Что касается стоимости таких транзисторов, то сегодня она почти равна стоимости транзисторов средиземноморского типа (и аналогичных им), которые используются в качестве усилителя тока для управления нагрузочными устройствами.

Если взять, например, транзистор MJE3055T. Он имеет максимальный ток 10а, а коэффициент усиления всего около 50 соответственно, так что он открывается полностью, ему нужно прокачать около двухсот перм на базе. Обычный вывод МК не так сильно потянет, а если между транзистором встанет с вызовом (какой-то BC337), который может эти 200мА перетащить, то запросто.Но это так, что я знал. Вдруг придется взяться за девичью ловушку — это пригодится.

На практике готово транзисторных сборок . Внешне транзистор от обычного ничем не отличается. Такое же тело, те же три ноги. Вот только мощность в нем мучительно дофига, а управляющий ток микроскопический 🙂 В ценах обычно не заморачиваются и пишут просто — транзистор Дарлигнтона или композитный транзистор.

Например, пункт BDW93C. (NPN) и BDW94S. (PNP) Вот их внутренняя структура из таблицы.

Кроме того, существуют сборки Дарлингтон . Когда в один ящик упаковывают сразу несколько. Незаменимая вещь, когда нужно управлять каким-нибудь мощным светодиодным столом или шаговым двигателем (). Отличный пример такой сборки — очень популярный и легкодоступный ULN2003. может тянуть вверх 500 мА для каждой из семи его сборок. Выходы можно включить параллельно для увеличения лимита.Итого один ULN можно протащить через себя 3.5а, если выложить все его входы и выходы. Что меня радует — ставить напротив входа, очень удобно заводить плату за это. Straight

В даташите указано внутреннее устройство этой микросхемы. Как видите, здесь тоже есть защитные диоды. Несмотря на то, что операционные усилители нарисованы, здесь вывод с открытым коллектором. То есть он умеет приближаться только к Земле. Что становится ясно из того же даташета, если посмотреть на структуру одного клапана.

При проектировании радиоэлектронных схем часто возникают ситуации, когда желательно иметь транзисторы с лучшими параметрами, которые предлагают производители радиоэлементов. В некоторых случаях нам может потребоваться большее усиление тока в токе H 21, в другом — большее значение входного сопротивления H 11, а в третьем — меньшее значение выходной проводимости H 22. Для решения перечисленных Проблемы, вариант использования идеального электронного компонента, о котором мы поговорим ниже.

Устройство составного транзистора и обозначение на схемах

Следующая схема эквивалентна одиночному полупроводнику N-P-N. В этой схеме ток эмиттера VT1 — это ток базы VT2. Коллекторный ток составного транзистора определяется в основном током VT2.

Это два отдельных биполярных транзистора, выполненных на одном кристалле и в одном корпусе.Также имеется нагрузочный резистор в эмиттерной цепи первого биполярного транзистора. У транзистора Дарлингтона те же выводы, что и у стандартного биполярного транзистора — база, коллектор и эмиттер.

Как видно из рисунка выше, стандартный составной транзистор представляет собой комбинацию нескольких транзисторов. В зависимости от уровня сложности и рассеянной мощности в составе транзистора Дарлингтона их может быть больше двух.

Главный плюс составного транзистора — значительно больший коэффициент усиления по току H 21, который можно приблизительно рассчитать по формуле как произведение параметров H 21, включенных в схему транзистора.

ч 21 = H 21VT1 × h31VT2 (1)

Значит, если коэффициент усиления первого равен 120, а второго 60, то общий коэффициент усиления схемы Дарлингтона равен произведению этих значений — 7200.

Но учтите, что параметр h31 сильно зависит от тока коллектора. В случае, когда базовый ток транзистора VT2 достаточно мал, коллектора VT1 может не хватить для обеспечения желаемого значения коэффициента усиления H 21.Тогда увеличения h31 и соответственно уменьшения тока составного транзистора можно добиться током коллектора RT1. Для этого между эмиттером и базой VT2 есть дополнительное сопротивление, как показано на схеме ниже.

Рассчитаем элементы по схеме Дарлингтона, собранные, например, на биполярных транзисторах BC846A, ток VT2 равен 1 мА. Тогда его базовый ток определяется из выражения:

i KVT1 = I BVT2 = I KVT2 / H 21VT2 = 1 × 10-3 А / 200 = 5 × 10-6 А

При таком небольшом токе в 5 мкА коэффициент H 21 резко уменьшается и суммарный коэффициент может быть на порядок меньше расчетного.Увеличив ток резервуара первого транзистора с помощью дополнительного резистора, можно значительно выиграть в цене. общий параметр H 21. Поскольку напряжение базы данных является постоянным (для типичного кремниевого трехвыводного полупроводника U BE = 0,7 В), то сопротивление можно рассчитать по формуле:

R = U BEVT2 / I EVT1 — I BVT2 = 0,7 Вольта / 0,1 Ма — 0,005МА = 7к

При этом можно рассчитывать на коэффициент усиления по току до 40000. Именно по такой схеме строятся многие супербетские транзисторы.

Добавляя нацеливание, что эта схема Дарлингтона имеет такой существенный недостаток, как повышенное напряжение U CE. Если в обычных транзисторах напряжение составляет 0,2 В, то в составном транзисторе оно увеличивается до уровня 0,9 В. Это связано с необходимостью открытия VT1, а для этого необходимо подать на него напряжение 0,7 В. база (если при изготовлении полупроводника используется кремний).

В результате для исключения указанного недостатка были внесены незначительные изменения в классическую схему и получен комплементарный транзистор Дарлингтона.Такой составной транзистор состоит из биполярных устройств, но уже разной проводимости: П-Н-П и Н-П-Н.

Российские, а многие зарубежные радиолюбители такое соединение называют схемой Шиклая, хотя эту схему назвали парадоксальной парой.

Типичный минус составных транзисторов, ограничивающий их применение, — низкая скорость, поэтому они нашли широкое применение только в низкочастотных схемах. Они отлично работают в каскадах мощных УНГ выходного дня, в устройствах управления и автоматики двигателя, в схемах зажигания автомобилей.

О принципиальных схемах Составной транзистор обозначается как обычный биполярный. Хотя, редко, используется условно графическое изображение составного транзистора в схеме.

Одним из самых распространенных считается интегральная сборка L293D — это четыре усилителя тока в одном корпусе. Кроме того, микросайт L293 можно определить как четыре транзисторных электронных ключа.

Выходной каскад микросхемы состоит из комбинации схем Дарлингтона и Шиклая.

Кроме того, уважение радиолюбителей получили специализированные микропилы по схеме Дарлингтона. Например . Эта интегральная схема по своей сути представляет собой матрицу из семи транзисторов Дарлингтона. Такие универсальные сборки прекрасно декорируются. Radio Affective Schemes И сделать их более функциональными.

Микросхема представляет собой семиканальный переключатель мощных нагрузок на композитных транзисторах Дарлингтона с открытым коллектором. Выключатели содержат защитные диоды, что позволяет переключать индуктивные нагрузки, например обмотку реле.Коммутатор ULN2004 необходим при отображении мощных нагрузок с помощью логических микросхем CMOS.

Зарядный ток через батарею в зависимости от напряжения на ней (приложенного к переходу VT1 Bt) регулируется транзистором VT1, напряжение коллектора которого контролируется индикатором заряда на светодиоде (по мере зарядки ток заряда Светодиод постепенно гаснет) и мощный составной транзистор, содержащий VT2, VT3, VT4.

Сигнал, требующий усиления через предварительный СВУ, подается на предварительный дифференциальный усилительный каскад, построенный на соединении VT1 ​​и VT2.Использование дифференциальной схемы в усилительном каскаде снижает шумовые эффекты и обеспечивает отрицательную работу. Обратная связь. Напряжение ОС поступает в базу данных транзисторов VT2 с выходного усилителя мощности. ОС по постоянному току реализована через резистор R6.

В момент включения генератора конденсатор С1 начинает заряжаться, затем размыкается стабилизация и сработает реле К1. Конденсатор начинает разряжаться через резистор и составной транзистор. Через короткий промежуток времени реле выключается, и начинается новый рабочий цикл генератора.

Китай OEM / ODM Производитель Транзистор Дарлингтона Tip142 — Композитная трубка, UM6K1N — Завод и производители в Чанцзине

Мы знаем, что мы процветаем только в том случае, если мы гарантируем нашу конкурентоспособность по совокупным затратам и одновременно высокое качество, выгодное для Волоконно-связанный лазерный диод , Дарлингтон Bd679 , Тиристорные / диодные модули , Мы надеемся на формирование успешных деловых отношений с новыми клиентами в ближайшем будущем!

---

Производитель OEM / ODM Тип 142 транзистора Дарлингтона — Композитная трубка, UM6K1N — Чанцзин Деталь:

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОП-транзистора

T a = 25 ℃ , если не указано иное

Параметр	Символ	Условия проверки	мин.	Тип	Макс	Шт.
Выкл. Характеристики
Напряжение пробоя сток-исток	VDS	VGS = 0 В, ID = 10 мкА	30			В
Ток утечки нулевого напряжения затвора	IDSS	VDS = 30 В, VGS = 0 В			1	мкА
Затвор — ток утечки источника	IGSS	VGS = ± 20 В, VDS = 0 В			± 2	мкА
Пороговое напряжение затвора	ВГС (т)	VDS = 3 В, ID = 100 мкА	0.8	1,2	1,5	В
Сопротивление сток-исток	RDS (вкл.)	VGS = 4 В, ID = 10 мА		4	8	Ом
		VGS = 2,5 В, ID = 1 мА		6	13	Ом
Прямая крутизна	гФС	VDS = 3 В, ID = 10 мА	20			мс
Динамические характеристики *
Входная емкость	Ciss	VDS = 5 В, VGS = 0 В, f = 1 МГц		13		пФ
Выходная емкость	Косс			9		пФ
Обратная передаточная емкость	Crss			4		пФ
Характеристики переключения *
Время задержки включения	тд (по)	VGS = 5 В, VDD = 5 В, ID = 10 мА, Rg = 10 Ом, RL = 500 Ом		15		нс
Время нарастания	тр			35		нс
Время задержки выключения	тд (выкл)			80		нс
Время осени	тс			80		нс

* Эти параметры невозможно проверить.

Габаритные размеры корпуса SOT-363

SOT-363 Предлагаемая компоновка подкладки

Лента SOT-363 и катушка

---

Фотографии продукта:

---

Руководство по сопутствующим продуктам:
Сотрудничество

---

Мы опытный производитель. Получение большинства важных сертификатов на своем рынке для Производитель OEM / ODM Тип 142 транзистора Дарлингтона — Композитная трубка, UM6K1N — Changjing, продукт будет поставляться по всему миру, например: Гана , Сидней , Габон , мы полагаемся на собственные преимущества для создания механизма взаимовыгодной торговли с нашими партнерами по сотрудничеству.В результате мы получили глобальную сеть продаж, охватывающую Ближний Восток, Турцию, Малайзию и Вьетнам. Схема

Дарлингтона. Принцип работы. Композитный транзистор (схема Дарлингтона и Шиклая)

Если соединить транзисторы, как показано на рис. 2.60, то полученная схема будет работать как один транзистор, а его коэффициент (3 будет равен произведению коэффициентов транзисторов. Такой прием полезен для схем, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных ступеней усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.

Рис. 2.60. Составной транзистор Дарлингтона.

Рис. 2.61. Увеличьте скорость отключения в составном транзисторе Дарлингтона.

В транзистоне Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером вдвое больше обычного, а напряжение насыщения равно как минимум падению напряжения на диоде (поскольку потенциал эмиттера транзистора должен превышать потенциал транзисторный эмиттер по падению напряжения на диоде).Кроме того, транзисторы соединены между собой как один транзистор с достаточно низкой скоростью, так как транзистор не может быстро выключить транзистор. Учитывая это свойство, обычно между базой и эмиттером транзистора включают резистор (рис. 2.61). Резистор R предотвращает попадание транзистора в зону проводимости за счет токов утечки транзистора и. Сопротивление резистора выбирается таким образом, чтобы токи утечки (измеренные в нанопарфюмерах для небольших транзисторов и в сотнях микроампер для мощных транзисторов) создавали на нем падение напряжения, не превышающее падения напряжения на диоде, и при этом Время, чтобы ток протек, мало по сравнению с ним Базовый ток транзистора.Обычно сопротивление R составляет несколько сотен Ом в мощном транзисторе Дарлингтона и несколько тысяч Ом в небольшом транзисторе Дарлингтона.

Промышленность выпускает транзисторы Дарлингтона в виде готовых модулей, включая, как правило, эмиттерный резистор. Примером такой стандартной схемы является мощный П-П-П-П-П-П-П-П-П-транзистор Дарлингтонского типа, его коэффициент усиления по току составляет 4000 (типовое значение) при токе коллектора, равном 10 А.

Рис. 2.62.Подключение транзисторов по схеме Шиклая («Дополнительный транзистор Дарлингтона»).

Подключение транзисторов по схеме Шиклай (Sziklai).

Подключение транзисторов по схеме Шиклая представляет собой схему, аналогичную той, что мы только что рассмотрели. Это также обеспечивает увеличение коэффициента. Иногда такое соединение называют дополнительным транзистором Дарлингтона (рис. 2.62). Схема ведет себя как транзистор P-P-типа с большим коэффициентом.В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения, как и в предыдущей схеме, составляет как минимум падение на диоде. Между базой и эмиттером транзистора рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Разработчики применяют эту схему в мощных двухтактных выходных каскадах, когда хотят использовать выходные транзисторы только одной полярности. Пример такой схемы показан на рис. 2.63. Как и прежде, резистор коллекторный резистор транзистора Дарлингтона, образованный транзисторами, ведет себя как одиночный транзистор P-P-типа с большим коэффициентом усиления по току.Транзисторы, подключенные по схеме Шиклая, ведут себя как мощный транзистор P-P-R-TIAI с большим коэффициентом усиления.

Рис. 2.63. Мощный двухтактный каскад, в котором используются только выходные транзисторы.

Как и раньше, резисторы и имеют малое сопротивление. Эту схему иногда называют двухтактным повторителем с квазифармацевтической симметрией. В нынешнем каскаде с дополнительной симметрией (комплементарными) транзисторы будут подключены по схеме Дарлингтона.

Транзистор со сверхвысоким значением коэффициента усиления тока.

Компонентные транзисторы — транзисторы Дарлингтона и не следует путать с транзисторами со сверхвысоким значением коэффициента усиления по току, у которых этот коэффициент очень велик в процессе технологического процесса изготовления элемента. Примером такого элемента является тип транзистора, для которого гарантирован минимальный коэффициент усиления по току, равный 450, при изменении тока коллектора в диапазоне от до этого транзистора, принадлежит к серии элементов, которая характеризуется диапазон максимальных напряжений от 30 до 60 В (если напряжение коллектора должно быть больше, то следует уменьшить значение).Промышленность производит согласованные пары транзисторов со значением коэффициента супергравия. Они используются в усилителях слабого сигнала, для которых транзисторы должны иметь согласованные характеристики; Этому выпуску посвящен раздел. 2.18. Примерами таких типовых схем являются типовые схемы, это пары транзисторов с большим коэффициентом усиления, в которых напряжение согласовано с долей Милливольт (коэффициент типа указан в высших схемах.

Транзисторы со сверхвысоким значением коэффициента можно комбинировать по схеме Дарлингтона.При этом базовый ток смещения можно сделать равным только (примерами таких схем являются операционные усилители типа

).

Усилитель назван так не из-за его автора Дарлингтона, а потому, что выходной каскад усилителя мощности построен на транзисторах Дарлингтона (составных).

Для справки : Два транзистора одинаковой структуры соединены особым образом для высокого усиления. Такое соединение транзисторов образует составной транзистор, или транзистор Дарлингтона — по имени изобретателя этого схемного решения.Такой транзистор используется в схемах работы с большими токами (например, в схемах стабилизаторов напряжения, выходных каскадов усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс. Составной транзистор имеет три выхода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления типичного составного транзистора, в мощных транзисторах ≈1000 и в транзисторах малой мощности ≈50000.

Преимущества транзистора Дарлингтона

Высокий коэффициент усиления.

Darlington CHEMA изготавливается в виде интегральных схем и при том же токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов. Эти схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.

Недостатки составного транзистора

Низкая скорость, особенно переход из открытого состояния в закрытое.По этой причине составные транзисторы используются в основном в низкочастотных ключевых и усилительных схемах, на высоких частотах их параметры хуже, чем у одиночного транзистора.

Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в схеме Дарлингтона почти вдвое больше, чем в обычном транзисторе, и составляет около 1,2 — 1,4 В. для кремниевых транзисторов

Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер , для кремниевого транзистора около 0,9 В для транзисторов малой мощности и около 2 В для транзисторов большой мощности.

Принципиальная схема УНГ.

Усилитель можно назвать самым дешевым вариантом для самостоятельного построения усилителя сабвуфера. Самым ценным в схеме являются транзисторы выходного дня, цена которых не превышает 1 доллар. Теоретически этот усилитель можно собрать за 3-5 долларов без блока питания. Сделаем небольшое сравнение, какая из микросхем может выдать мощность 100-200 Вт на нагрузку 4 Ом? Сразу в мыслях знаменитости. Но если сравнивать цены, то схема Дарлингтона и дешевле и мощнее TDA7294!

Сама микросхема, без комплектующих, стоит минимум 3 доллара, а цена активных компонентов схемы Дарлингтона не более 2-25 долларов! Причем схема Дарлингтона на 50-70 ватт мощнее TDA7294!

При нагрузке 4 Ом усилитель выдает 150 Вт, это самый дешевый и хороший вариант усилителя сабвуфера.В схеме усилителя используются недорогие выпрямительные диоды, которые есть в любом электронном устройстве.

Усилитель может обеспечить такую ​​мощность за счет того, что на выходе используются компилированные транзисторы, но при желании их можно заменить на обычные. Комплиментарную пару CT827 / 25 удобно использовать, но, конечно, мощность усилителя упадет до 50-70 Вт. В дифференциальном каскаде можно использовать бытовой CT361 или CT3107.

Полный аналог транзистора TIP41 — наш КТ819А, этот транзистор используется для усиления сигнала от дифракции и смещения выходов. Эмиттерные резисторы можно использовать мощностью 2-5 Вт, они служат для защиты выходного каскада. Подробнее о технических характеристиках транзистора TIP41C. Лист данных для TIP41 и TIP42.

Переходный материал PNN: Si

Структура транзистора: NPN

Коллектор мощности постоянного рассеяния (ПК) с ограничением постоянного напряжения Транзистор: 65 Вт

Коллектор-база предельного постоянного напряжения (UCB): 140 В

Предел постоянного напряжения коллектор-эмиттер ( UCE) транзистора: 100 В

Предельное постоянное напряжение База эмиттера (UEB): 5 В

Условия постоянного коллектора транзистора (IC MAX): 6 A

Предельная температура Pn перехода (TJ): 150 C

Граничная частота коэффициента передачи тока (FT) транзистора: 3 МГц

— Емкость коллекторного перехода (CC): PF

Коэффициент передачи статического тока в цепи с общим эмиттером (HFE), MIN: 20

Такой усилитель можно использовать как в качестве сабвуфера, так и в качестве широкополосной акустики.Характеристики усилителя тоже неплохие. При нагрузке 4 Ом выходная мощность усилителя около 150 Вт, при нагрузке в 8 Ом мощностью 100 Вт максимальная мощность усилителя может достигать 200 Вт при +/- 50 вольт.

Если соединить транзисторы, как показано на рис. 2.60, получившаяся схема будет работать как один транзистор, причем его коэффициент β будет равен произведению коэффициентов компонентов транзисторов. Этот прием полезен для схем с защелкой (например, для стабилизаторов напряжения или выходных конденсаторов усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.

Рис. 2.60. Составной транзистор Дарлингтона.

В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером в два раза больше обычного, а напряжение насыщения равно как минимум падению напряжения на диоде (поскольку потенциал эмиттера транзистора T 1 должен превышать потенциал транзистора. эмиттер транзистора Т 2, по падению напряжения на диоде). Кроме того, транзисторы соединены как один транзистор с достаточно малой скоростью, поскольку транзистор Т 1 не может быстро выключить транзистор Т 2.Принимая во внимание это свойство, обычно между базой и эмиттером транзистора Т 2 резистор включает (рис. 2.61). Резистор R предотвращает попадание транзистора Т 2 в зону проводимости из-за токов утечки Т 1 и Т 2. Сопротивление резистора выбирается таким образом, чтобы токи утечки (измеренные в наноперфюмерах для несигнальных транзисторов и в сотнях микроампер для мощных транзисторов) создали на нем падение напряжения, не превышающее падение напряжения на диоде, и при этом так, чтобы по нему протекал ток.Маленький по сравнению с основным током транзистора Т 2. Обычно сопротивление R составляет несколько сотен Ом у мощного транзистора Дарлингтона и несколько тысяч Ом у небольшого транзистора Дарлингтона.

Рис. 2.61. Увеличьте скорость отключения в составном транзисторе Дарлингтона.

Промышленность выпускает транзисторы Дарлингтона в виде готовых модулей, включая, как правило, эмиттерный резистор. Примером такой типовой схемы является мощный транзистор Н-П-Н-Дарлингтона типа 2N6282, его коэффициент усиления по току составляет 4000 (типовое значение) при токе коллектора, равном 10 А.

Подключение транзисторов по схеме Шиклай (Sziklai). Подключение транзисторов по схеме ЧИКЛАЯ — схема, аналогичная этой. который мы только что рассмотрели. Это также обеспечивает увеличение коэффициента β. Иногда такое соединение называют дополнительным транзистором Дарлингтона (рис. 2.62). Схема ведет себя как транзистор N-P-N, который имеет большой коэффициент β. В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения, как и в предыдущей схеме, составляет как минимум падение на диоде.Между базой и эмиттером транзистора Т 2 рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Разработчики применяют эту схему в мощных двухтактных выходных каскадах, когда хотят использовать выходные транзисторы только одной полярности. Пример такой схемы показан на рис. 2.63. Как и прежде, резистор представляет собой коллекторный резистор транзистора Т 1. Транзистор Дарлингтона, образованный транзисторами Т 2 и Т 3, ведет себя как один транзистор N-P-N — типа. С большим усилением тока.Транзисторы Т 4 и Т 5, подключенные по схеме Шиклая, ведут себя как мощный транзистор типа П-Н-П. с большим выигрышем. Как и раньше, резисторы R 3 и R 4 имеют небольшое сопротивление. Эту схему иногда называют двухтактным повторителем с квазифармацевтической симметрией. В представленном каскаде с дополнительной симметрией (комплементарными) транзисторы Т 4 и Т 5 будут подключены по схеме Дарлингтона.

Рис. 2.62. Подключение транзисторов по схеме Шиклая («Дополнительный транзистор Дарлингтона»).

Рис. 2.63. Мощный двухтактный каскад, в котором используются выходные транзисторы только N-P-N — типа.

Транзистор со сверхвысоким значением коэффициента усиления тока. Составные транзисторы — транзистор Дарлингтона и им подобные — не следует путать с транзисторами со сверхвысоким значением коэффициента усиления по току, у которых очень большое значение коэффициента H 21E получается в процессе технологического процесса изготовления. элемент.Примером такого элемента служит транзистор типа 2Н5962. Для которых гарантируется минимальный коэффициент усиления по току, равный 450, при изменении тока коллектора в диапазоне от 10 мкА до 10 мА; Этот транзистор относится к серии элементов 2N5961-2N5963, которая характеризуется диапазоном максимальных напряжений U Ke от 30 до 60 В (если напряжение коллектора должно быть больше, то следует уменьшить значение C). Промышленность выпускает согласованные пары транзисторов со сверхвысокими значениями коэффициента β.Они используются в усилителях слабого сигнала, для которых транзисторы должны иметь согласованные характеристики; Этому выпуску посвящен раздел. 2.18. Примерами таких типовых схем являются схемы типа LM394 и MAT-01; Это пары транзисторов с большим коэффициентом усиления, в которых напряжение U BE согласовано с милвольтовым (в лучших схемах обеспечивается до 50 мкВ), а коэффициент H 21E составляет до 1%. Схема МАТ-03 представляет собой согласованную пару П-Н-П — транзисторов.

Транзисторы со сверхвысоким значением коэффициента β можно комбинировать по схеме Дарлингтона.В этом случае базовый ток смещения можно сделать равным всего 50 ПКА (примерами таких схем являются операционные усилители типа LM111 и LM316.

Если взять, например, транзистор MJE3055T. Он имеет максимальный ток 10а, а коэффициент усиления всего около 50 соответственно, так что он открывается полностью, ему нужно прокачать около двухсот перм на базе. Обычный вывод МК не так сильно потянет, а если между транзистором встанет с вызовом (какой-то BC337), который может эти 200мА перетащить, то запросто.Но это так, что я знал. Вдруг придется взяться за девичью ловушку — это пригодится.

На практике готовые транзисторные сборки . Внешне транзистор от обычного ничем не отличается. Такое же тело, те же три ноги. Вот только мощность в нем мучительно дофига, а управляющий ток микроскопический 🙂 В ценах обычно не заморачиваются и пишут просто — транзистор Дарлигнтона или композитный транзистор.

Например, пункт BDW93C. (NPN) и BDW94S. (PNP) Вот их внутренняя структура из таблицы.

Кроме того, существуют сборки Дарлингтон . Когда в один ящик упаковывают сразу несколько. Незаменимая вещь, когда нужно управлять каким-нибудь мощным светодиодным столом или шаговым двигателем (). Отличный пример такой сборки — очень популярный и легкодоступный ULN2003. может тянуть вверх 500 мА для каждой из семи его сборок. Выходы можно включить параллельно для увеличения лимита.Итого один ULN можно протащить через себя 3.5а, если выложить все его входы и выходы. Что меня радует — ставить напротив входа, очень удобно заводить плату за это. Straight

В даташите указано внутреннее устройство этой микросхемы. Как видите, здесь тоже есть защитные диоды. Несмотря на то, что операционные усилители нарисованы, здесь вывод с открытым коллектором. То есть он умеет приближаться только к Земле. Что становится ясно из того же даташета, если посмотреть на структуру одного клапана.

При проектировании радиоэлектронных схем часто возникают ситуации, когда желательно иметь транзисторы с лучшими параметрами, которые предлагают производители радиоэлементов. В некоторых случаях нам может потребоваться большее усиление тока в токе H 21, в другом — большее значение входного сопротивления H 11, а в третьем — меньшее значение выходной проводимости H 22. Для решения перечисленных проблемы, использование электронного компонента отличное, о котором мы поговорим ниже.

Устройство составного транзистора и обозначение на схемах

Следующая схема эквивалентна одиночному полупроводнику N-P-N. В этой схеме ток эмиттера VT1 — это ток базы VT2. Коллекторный ток составного транзистора определяется в основном током VT2.

Это два отдельных биполярных транзистора, выполненных на одном кристалле и в одном корпусе.Также имеется нагрузочный резистор в эмиттерной цепи первого биполярного транзистора. У транзистора Дарлингтона те же выводы, что и у стандартного биполярного транзистора — база, коллектор и эмиттер.

Как видно из рисунка выше, стандартный составной транзистор представляет собой комбинацию нескольких транзисторов. В зависимости от уровня сложности и рассеянной мощности в составе транзистора Дарлингтона их может быть больше двух.

Главный плюс составного транзистора — значительно больший коэффициент усиления по току H 21, который можно приблизительно рассчитать по формуле как произведение параметров H 21, включенных в схему транзистора.

ч 21 = H 21VT1 × h31VT2 (1)

Значит, если коэффициент усиления первого равен 120, а второго 60, то общий коэффициент усиления схемы Дарлингтона равен произведению этих значений — 7200.

Но учтите, что параметр h31 сильно зависит от тока коллектора. В случае, когда базовый ток транзистора VT2 достаточно мал, коллектора VT1 может не хватить для обеспечения желаемого значения коэффициента усиления H 21.Тогда увеличения h31 и соответственно уменьшения тока составного транзистора можно добиться током коллектора RT1. Для этого между эмиттером и базой VT2 есть дополнительное сопротивление, как показано на схеме ниже.

Рассчитаем элементы по схеме Дарлингтона, собранные, например, на биполярных транзисторах BC846A, ток VT2 равен 1 мА. Тогда его базовый ток определяется из выражения:

i KVT1 = I BVT2 = I KVT2 / H 21VT2 = 1 × 10-3 А / 200 = 5 × 10-6 А

При таком небольшом токе в 5 мкА коэффициент H 21 резко уменьшается и суммарный коэффициент может быть на порядок меньше расчетного.Увеличивая ток резервуара первого транзистора с помощью добавленного резистора, можно значительно выиграть в значении общего параметра H 21. Поскольку напряжение базы данных является постоянным (для типичного кремниевого трехвыводного полупроводника U BE = 0,7 В), то сопротивление можно рассчитать по:

R = U BEVT2 / I EVT1 — I BVT2 = 0,7 Вольта / 0,1 Ма — 0,005МА = 7к

При этом можно рассчитывать на коэффициент усиления по току до 40000. Именно по такой схеме строятся многие супербетские транзисторы.

Добавляя нацеливание, что эта схема Дарлингтона имеет такой существенный недостаток, как повышенное напряжение U CE. Если в обычных транзисторах напряжение составляет 0,2 В, то в составном транзисторе оно увеличивается до уровня 0,9 В. Это связано с необходимостью открытия VT1, а для этого необходимо подать на него напряжение 0,7 В. база (если при изготовлении полупроводника используется кремний).

В результате для исключения указанного недостатка были внесены незначительные изменения в классическую схему и получен комплементарный транзистор Дарлингтона.Такой составной транзистор состоит из биполярных устройств, но уже разной проводимости: П-Н-П и Н-П-Н.

Российские, а многие зарубежные радиолюбители такое соединение называют схемой Шиклая, хотя эту схему назвали парадоксальной парой.

Типичный минус составных транзисторов, ограничивающий их применение, — низкая скорость, поэтому они нашли широкое применение только в низкочастотных схемах. Они отлично работают в каскадах мощных УНГ выходного дня, в устройствах управления и автоматики двигателя, в схемах зажигания автомобилей.

По понятиям составной транзистор обозначается как обычный биполярный. Хотя, редко, используется такое условно графическое изображение составного транзистора на схеме.

Одним из самых распространенных считается интегральная сборка L293D — это четыре усилителя тока в одном корпусе. Кроме того, микросайт L293 можно определить как четыре транзисторных электронных ключа.

Выходной каскад микросхемы состоит из комбинации схем Дарлингтона и Шиклая.

Кроме того, уважение радиолюбителей получили специализированные микропилы по схеме Дарлингтона. Например . Эта интегральная схема по своей сути представляет собой матрицу из семи транзисторов Дарлингтона. Такие универсальные сборки прекрасно украшают любительские схемы и делают их более функциональными.

Микросхема представляет собой семиканальный переключатель мощных нагрузок на композитных транзисторах Дарлингтона с открытым коллектором. Выключатели содержат защитные диоды, что позволяет переключать индуктивные нагрузки, например обмотку реле.Коммутатор ULN2004 необходим при отображении мощных нагрузок с помощью логических микросхем CMOS.

Ток зарядки аккумулятора в зависимости от напряжения на нем (приложенного к Be переходу VT1) регулируется транзистором VT1, напряжение коллектора которого контролируется индикатором заряда на светодиоде (во время зарядки ток заряда ток заряда уменьшается и светодиод постепенно гаснет) и мощный составной транзистор, содержащий VT2, VT3, VT4.

Сигнал, требующий усиления через предварительный СВУ, подается на предварительный дифференциальный усилительный каскад, построенный на соединении VT1 ​​и VT2.Использование дифференциальной схемы в усилительном каскаде снижает шумовые эффекты и обеспечивает отрицательную обратную связь. Напряжение ОС поступает в базу данных транзисторов VT2 с выходного усилителя мощности. ОС по постоянному току реализована через резистор R6.

В момент включения генератора конденсатор С1 начинает заряжаться, затем размыкается стабилизация и сработает реле К1. Конденсатор начинает разряжаться через резистор и составной транзистор. Через короткий промежуток времени реле выключается, и начинается новый рабочий цикл генератора.

транзисторов с большим коэффициентом усиления. Особенности работы и схема транзистора Дарлингтона. Особенности устройства

В интегральных схемах и дискретной электронике большое распространение получили два типа составных транзисторов: по схеме Дарлингтона и Шиклая. Например, в микромогенных схемах входных каскадов операционных усилителей составные транзисторы обеспечивают большое входное сопротивление и малые входные токи. В устройствах, работающих с большими токами (например, для стабилизаторов напряжения или выходных каскадов усилителей мощности) для повышения КПД необходимо обеспечить высокий коэффициент усиления по току мощных транзисторов.

Схема Шиклая

реализует мощный транзистор p-N-P с большим коэффициентом усиления с маломощным транзистором p-N-P с малым IN и мощный транзистор n-P-N ( рисунок 7.51 ). В интегральных схемах это включение реализует высокий транзистор p-N-P , транзистор p-N-P и вертикальный транзистор n-P-N . Также эта схема используется в мощных двухтактных выходных каскадах, когда используются выходные транзисторы одинаковой полярности ( n-P-N ).

Рисунок 7.51 — Составной транзистор p-N-P Рисунок 7.52 — Составной n-P-N По схеме транзистора Шиклая по схеме Дарлингтона

Шиклай или комплементарный транзистор Дарлингтона ведет себя как транзистор p-N-P типа ( рисунок 7.51 ) с большим коэффициентом усиления по току

Входное напряжение идентично одиночному транзистору. Напряжение насыщения выше, чем у одиночного транзистора, до падения напряжения на эмиттерном переходе n-P-N транзистора. Для кремниевых транзисторов это напряжение составляет порядка одного вольта, в отличие от доли Вольта на один транзистор. Между базой и эмиттером n-P-N В транзистор (VT2) рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением для подавления неуправляемого тока и улучшения теплового сопротивления.

Транзистор Дарлингтона реализован на униполярных транзисторах ( рисунок 7.52. ). Коэффициент усиления по току определяется произведением коэффициентов компонентов транзисторов.

Входное напряжение транзистора по схеме Дарлингтона вдвое больше, чем у одиночного транзистора. Напряжение насыщения превышает выходной транзистор. Входное сопротивление операционного усилителя на

.

Схема

Дарлингтона используется в дискретных монолитных импульсных транзисторах.На одном кристалле сформированы два транзистора, два шунтирующих резистора и защитный диод ( рисунок 7.53. ). Резисторы R. 1 I. R. 2 подавляют коэффициент усиления в слаботочном режиме, ( рисунок 7.38 ), что обеспечивает малое значение неуправляемого тока и увеличивает рабочее напряжение закрытого транзистора,

Рисунок 7.53 — Электрическая схема монолитного импульсного транзистора Дарлингтона

Резистор R2 (около 100 Ом) выполнен в виде технологического шунта, наподобие шунтов катодного перехода тиристоров. Для этого при формировании излучателя с помощью фотолитографии на определенных локальных участках оставляют оксидную маску в виде круга. Эти локальные маски не позволяют диффундировать донорной примеси, и под ними остаются p- столбцов ( рисунок 7.54. ). После металлизации по всей площади Эмиттера в этих столбцах распределены сопротивление R2 и защитный диод D ( рисунок 7.53. ). Защитный диод защищает эмиттерные переходы от пробоя при преобразовании коллекторного напряжения. Входная мощность потребляемого транзистора по схеме Дарлингтона на полтора-два порядка ниже, чем у одиночного транзистора. Максимальная частота переключения зависит от предельного напряжения и тока коллектора. Токные транзисторы успешно работают в импульсных преобразователях до частот около 100 кГц. Отличительная особенность Монолитный транзистор Дарлингтона — квадратичное передаточное число, так как IN- амперная характеристика линейно возрастает с увеличением тока коллектора до максимального значения,

При проектировании радиоэлектронных схем часто возникают ситуации, когда желательно иметь транзисторы с лучшими параметрами, которые предлагают производители радиоэлементов.В некоторых случаях нам может потребоваться большее усиление тока в токе H 21, в другом — большее значение входного сопротивления H 11, а в третьем — меньшее значение выходной проводимости H 22. Для решения перечисленных Проблемы, вариант использования идеального электронного компонента, о котором мы поговорим ниже.

Устройство составного транзистора и обозначение на схемах

Следующая схема эквивалентна приведенной ниже одиночной.n-P-N полупроводник. В этой схеме ток эмиттера VT1 — это ток базы VT2. Коллекторный ток составного транзистора определяется в основном током VT2.

Это два отдельных биполярных транзистора, выполненных на одном кристалле и в одном корпусе. Также имеется нагрузочный резистор в эмиттерной цепи первого биполярного транзистора. У транзистора Дарлингтона те же выводы, что и у стандартного биполярного транзистора — база, коллектор и эмиттер.

Как видно из рисунка выше, стандартный составной транзистор представляет собой комбинацию нескольких транзисторов.В зависимости от уровня сложности и рассеянной мощности в составе транзистора Дарлингтона их может быть больше двух.

Главный плюс составного транзистора — значительно больший коэффициент усиления по току H 21, который можно приблизительно рассчитать по формуле как произведение параметров H 21, включенных в схему транзистора.

ч 21 = H 21VT1 × h31VT2 (1)

Значит, если коэффициент усиления первого равен 120, а второго 60, то общий коэффициент усиления схемы Дарлингтона равен произведению этих значений — 7200.

Но учтите, что параметр h31 сильно зависит от тока коллектора. В случае, когда ток базы транзистора VT2 достаточно мал, коллектора VT1 может не хватить для обеспечения желаемого значения коэффициента усиления H 21. Тогда увеличение h31 и, соответственно, уменьшение тока транзистора Составной транзистор может быть получен током коллектора RT1. Для этого между эмиттером и базой VT2 есть дополнительное сопротивление, как показано на схеме ниже.

Рассчитаем элементы по схеме Дарлингтона, собранные, например, на биполярных транзисторах BC846A, ток VT2 равен 1 мА. Тогда его базовый ток определяется из выражения:

i KVT1 = I BVT2 = I KVT2 / H 21VT2 = 1 × 10-3 А / 200 = 5 × 10-6 А

При таком небольшом токе в 5 мкА коэффициент H 21 резко уменьшается и суммарный коэффициент может быть на порядок меньше расчетного. Увеличив ток резервуара первого транзистора с помощью дополнительного резистора, можно значительно выиграть в цене.общий параметр H 21. Поскольку напряжение базы данных является постоянным (для типичного кремниевого трехвыводного полупроводника U BE = 0,7 В), то сопротивление можно рассчитать по формуле:

R = U BEVT2 / I EVT1 — I BVT2 = 0,7 Вольта / 0,1 Ма — 0,005МА = 7к

При этом можно рассчитывать на коэффициент усиления по току до 40000. Именно по такой схеме строятся многие супербетские транзисторы.

Добавляя шулер отметить, что в этой схеме Дарлингтона есть такой существенный недостаток, как повышенное напряжение U CE.Если в обычных транзисторах напряжение составляет 0,2 В, то в составном транзисторе оно увеличивается до уровня 0,9 В. Это связано с необходимостью открытия VT1, а для этого необходимо подать на него напряжение 0,7 В. база (если при изготовлении полупроводника используется кремний).

В результате для исключения указанного недостатка были внесены незначительные изменения в классическую схему и получен комплементарный транзистор Дарлингтона. Такой составной транзистор состоит из биполярных устройств, но уже разной проводимости: П-Н-П и Н-П-Н.

Российские, а многие зарубежные радиолюбители такое соединение называют схемой Шиклая, хотя эту схему назвали парадоксальной парой.

Типичный минус составных транзисторов, ограничивающий их применение, — низкая скорость, поэтому они нашли широкое применение только в низкочастотных схемах. Они отлично работают в каскадах мощных УНГ выходного дня, в устройствах управления и автоматики двигателя, в схемах зажигания автомобилей.

О принципиальных схемах Составной транзистор обозначается как обычный биполярный.Хотя, редко, используется условно графическое изображение составного транзистора в схеме.

Одним из самых распространенных считается интегральная сборка L293D — это четыре усилителя тока в одном корпусе. Кроме того, микросайт L293 можно определить как четыре транзисторных электронных ключа.

Выходной каскад микросхемы состоит из комбинации схем Дарлингтона и Шиклая.

Кроме того, уважение радиолюбителей получили специализированные микропилы по схеме Дарлингтона.Например . Эта интегральная схема по своей сути представляет собой матрицу из семи транзисторов Дарлингтона. Такие универсальные сборки прекрасно декорируются. Radio Affective Schemes И сделать их более функциональными.

Микросхема представляет собой семиканальный переключатель мощных нагрузок на композитных транзисторах Дарлингтона с открытым коллектором. Выключатели содержат защитные диоды, что позволяет переключать индуктивные нагрузки, например обмотку реле. Коммутатор ULN2004 необходим при отображении мощных нагрузок с помощью логических микросхем CMOS.

Зарядный ток через батарею в зависимости от напряжения на ней (приложенного к переходу VT1 Bt) регулируется транзистором VT1, напряжение коллектора которого контролируется индикатором заряда на светодиоде (по мере зарядки ток заряда Светодиод постепенно гаснет) и мощный составной транзистор, содержащий VT2, VT3, VT4.

Сигнал, требующий усиления через предварительный СВУ, подается на предварительный дифференциальный усилительный каскад, построенный на соединении VT1 ​​и VT2.Использование дифференциальной схемы в усилительном каскаде снижает шумовые эффекты и обеспечивает отрицательную работу. Обратная связь. Напряжение ОС поступает в базу данных транзисторов VT2 с выходного усилителя мощности. ОС по постоянному току реализована через резистор R6.

В момент включения генератора конденсатор С1 начинает заряжаться, затем размыкается стабилизация и сработает реле К1. Конденсатор начинает разряжаться через резистор и составной транзистор. Через короткий промежуток времени реле выключается, и начинается новый рабочий цикл генератора.

Если соединить транзисторы, как показано на рис. 2.60, получившаяся схема будет работать как один транзистор, причем его коэффициент β будет равен произведению коэффициентов компонентов транзисторов. Этот прием полезен для схем с защелкой (например, для стабилизаторов напряжения или выходных конденсаторов усилителей мощности) или для входных каскадов усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс.

Рис. 2.60. Составной транзистор Дарлингтона.

В транзисторе Дарлингтона падение напряжения между базой и эмиттером в два раза больше обычного, а напряжение насыщения равно как минимум падению напряжения на диоде (поскольку потенциал эмиттера транзистора T 1 должен превышать потенциал транзистора. эмиттер транзистора Т 2, по падению напряжения на диоде). Кроме того, транзисторы соединены как один транзистор с достаточно малой скоростью, поскольку транзистор Т 1 не может быстро выключить транзистор Т 2.Принимая во внимание это свойство, обычно между базой и эмиттером транзистора Т 2 резистор включает (рис. 2.61). Резистор R предотвращает попадание транзистора Т 2 в зону проводимости из-за токов утечки Т 1 и Т 2. Сопротивление резистора выбирается таким образом, чтобы токи утечки (измеренные в наноперфюмерах для несигнальных транзисторов и в сотнях микроампер для мощных транзисторов) создали на нем падение напряжения, не превышающее падение напряжения на диоде, и при этом так, чтобы по нему протекал ток.Маленький по сравнению с основным током транзистора Т 2. Обычно сопротивление R составляет несколько сотен Ом у мощного транзистора Дарлингтона и несколько тысяч Ом у небольшого транзистора Дарлингтона.

Рис. 2.61. Увеличьте скорость отключения в составном транзисторе Дарлингтона.

Промышленность выпускает транзисторы Дарлингтона в виде готовых модулей, включая, как правило, эмиттерный резистор. Примером такой стандартной схемы является мощный транзистор N-P-N — Дарлингтона типа 2N6282, его коэффициент усиления по току составляет 4000 (типовое значение) при токе коллектора, равном 10 А.

Подключение транзисторов по схеме Шиклай (Sziklai). Подключение транзисторов по схеме ЧИКЛАЯ — схема, аналогичная этой. который мы только что рассмотрели. Это также обеспечивает увеличение коэффициента β. Иногда такое соединение называют дополнительным транзистором Дарлингтона (рис. 2.62). Схема ведет себя как транзистор N-P-N, который имеет большой коэффициент β. В схеме действует одно напряжение между базой и эмиттером, а напряжение насыщения, как и в предыдущей схеме, составляет как минимум падение на диоде.Между базой и эмиттером транзистора Т 2 рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением. Разработчики применяют эту схему в мощных двухтактных выходных каскадах, когда хотят использовать выходные транзисторы только одной полярности. Пример такой схемы показан на рис. 2.63. Как и прежде, резистор представляет собой коллекторный резистор транзистора Т 1. Транзистор Дарлингтона, образованный транзисторами Т 2 и Т 3, ведет себя как один транзистор N-P-N — типа. С большим усилением тока.ТРАНЗИСТОРЫ Т 4 и Т 5, подключенные по схеме Шиклая, ведут себя как мощный транзистор П-Н-П — типа. с большим выигрышем. Как и раньше, резисторы R 3 и R 4 имеют небольшое сопротивление. Эту схему иногда называют двухтактным повторителем с квазифармацевтической симметрией. В представленном каскаде с дополнительной симметрией (комплементарными) транзисторы Т 4 и Т 5 будут подключены по схеме Дарлингтона.

Рис. 2.62. Подключение транзисторов по схеме Шиклая («Дополнительный транзистор Дарлингтона»).

Рис. 2.63. Мощный двухтактный каскад, в котором используются выходные транзисторы только N-P-N — типа.

Транзистор со сверхвысоким значением коэффициента усиления тока. Компонентные транзисторы — транзистор Дарлингтона и им подобные — не следует путать с транзисторами со сверхвысоким значением коэффициента усиления по току, у которых высокое значение коэффициента H 21E достигается в технологическом процессе Производство изделия. .Примером такого элемента служит транзистор типа 2Н5962. Для которых гарантируется минимальный коэффициент усиления по току, равный 450, при изменении тока коллектора в диапазоне от 10 мкА до 10 мА; Этот транзистор относится к серии элементов 2N5961-2N5963, которая характеризуется диапазоном максимальных напряжений U CE от 30 до 60 В (если напряжение на коллекторе должно быть больше, то необходимо уменьшить значение C). Промышленность выпускает согласованные пары транзисторов со сверхвысокими значениями коэффициента β.Они используются в усилителях слабого сигнала, для которых транзисторы должны иметь согласованные характеристики; Этому выпуску посвящен раздел. 2.18. Примерами таких типовых схем являются схемы типа LM394 и MAT-01; они представляют собой пары транзисторов с большим коэффициентом усиления, в которых напряжение U BE согласовано с долей Milcivolt (в наиболее хороших схемах предоставляется Допуск до 50 мкВ), а коэффициент H 21E — до 1%. Схема MAT-03 представляет собой согласованную пару p-N-P — транзисторы.

Транзисторы со сверхвысоким значением коэффициента β можно комбинировать по схеме Дарлингтона.В этом случае базовый ток смещения можно сделать равным всего 50 ПКА (примерами таких схем являются операционные усилители типа LM111 и LM316.

Усилитель назван так не из-за его автора Дарлингтона, а потому, что выходной каскад усилителя мощности построен на транзисторах Дарлингтона (составных).

Для справки : Два транзистора одинаковой структуры, соединенные специально для высокого усиления. Такое соединение транзисторов образует составной транзистор, или транзистор Дарлингтона — по имени изобретателя этого схемного решения.Такой транзистор используется в схемах работы с большими токами (например, в схемах стабилизаторов напряжения, выходных каскадов усилителей мощности) и во входных каскадах усилителей, если необходимо обеспечить большой входной импеданс. Составной транзистор имеет три выхода (база, эмиттер и коллектор), которые эквивалентны выводам обычного одиночного транзистора. Коэффициент усиления типичного составного транзистора, в мощных транзисторах ≈1000 и в транзисторах малой мощности ≈50000.

Преимущества транзистора Дарлингтона

Высокий коэффициент усиления.

Darlington CHEMA изготавливается в виде интегральных схем и при том же токе рабочая поверхность кремния меньше, чем у биполярных транзисторов. Эти схемы представляют большой интерес при высоких напряжениях.

Недостатки составного транзистора

Низкая скорость, особенно переход из открытого состояния в закрытое.По этой причине составные транзисторы используются в первую очередь в низкочастотных ключевых и усилительных схемах высоких частот. Их параметры хуже, чем у одиночного транзистора.

Прямое падение напряжения на переходе база-эмиттер в схеме Дарлингтона почти вдвое больше, чем в обычном транзисторе, и составляет около 1,2 — 1,4 В. для кремниевых транзисторов

Большое напряжение насыщения коллектор-эмиттер , для кремниевого транзистора около 0,9 В для транзисторов малой мощности и около 2 В для транзисторов большой мощности.

Принципиальная схема УНГ.

Усилитель можно назвать самым дешевым вариантом для самостоятельного построения усилителя сабвуфера. Самым ценным в схеме являются транзисторы выходного дня, цена которых не превышает 1 доллар. Теоретически этот усилитель можно собрать за 3-5 долларов без блока питания. Сделаем небольшое сравнение, какая из микросхем может выдать мощность 100-200 Вт на нагрузку 4 Ом? Сразу в мыслях знаменитости. Но если сравнивать цены, то схема Дарлингтона и дешевле и мощнее TDA7294!

Сама микросхема, без комплектующих, стоит минимум 3 доллара, а цена активных компонентов схемы Дарлингтона не более 2-25 долларов! Причем схема Дарлингтона на 50-70 ватт мощнее TDA7294!

При нагрузке 4 Ом усилитель выдает 150 Вт, это самый дешевый и хороший вариант усилителя сабвуфера.В схеме усилителя использованы недорогие выпрямительные диоды, которые есть в любом электронном устройстве.

Усилитель может обеспечить такую ​​мощность за счет того, что на выходе используются компилированные транзисторы, но при желании их можно заменить на обычные. Комплиментарную пару CT827 / 25 удобно использовать, но, конечно, мощность усилителя упадет до 50-70 Вт. В дифференциальном каскаде можно использовать бытовой CT361 или CT3107.

Полный аналог транзистора TIP41 — наш КТ819А, этот транзистор используется для усиления сигнала от дифракции и смещения выходов. Эмиттерные резисторы можно использовать мощностью 2-5 Вт, они служат для защиты выходного каскада. Подробнее о технических характеристиках транзистора TIP41C. Лист данных для TIP41 и TIP42.

Переходный материал PNN: Si

Структура транзистора: NPN

Коллектор питания с ограничением постоянного рассеяния (ПК) Транзистор: 65 Вт

Предельное постоянное давление Коллектор-база (UCB): 140 В

Предел постоянного напряжения коллектор-эмиттер UCE) транзистора: 100 В

Предельное постоянное напряжение База эмиттера (UEB): 5 В

Условия постоянного коллектора транзистора (IC MAX): 6 A

Предельная температура pN перехода (TJ): 150 ° C

Граница частота коэффициента передачи тока (FT) транзистора: 3 МГц

— Емкость коллекторного перехода (CC): PF

Коэффициент передачи статического тока в цепи с общим эмиттером (HFE), MIN: 20

Такой усилитель можно использовать как в качестве сабвуфера, так и в качестве широкополосной акустики.Характеристики усилителя тоже неплохие. При нагрузке 4 Ом выходная мощность усилителя около 150 Вт, при нагрузке в 8 Ом мощностью 100 Вт максимальная мощность усилителя может достигать 200 Вт при +/- 50 вольт.

Обозначение составного транзистора, состоящего из двух отдельных транзисторов, соединенных по схеме Дарлингтона, показано на рисунке №1. Первый из этих транзисторов включен по схеме эмиттер-повторитель, сигнал с эмиттера первого транзистора поступает база второго транзистора.Преимущество этой схемы — исключительно высокий коэффициент усиления. Суммарный коэффициент усиления по току для этой схемы равен произведению коэффициентов усиления по току транзисторов: p = rgr2.

Например, если входной транзистор пары Дарлингтона имеет коэффициент усиления, равный 120, а коэффициент усиления второго транзистора равен 50, то общее P равно 6000. Фактически, коэффициент усиления будет даже несколько большим, поскольку Суммарный коллекторный ток составного транзистора равен величине коллекторных токов пары входящих в него транзисторов.
Полная схема составного транзистора показана на рисунке 2. В этой схеме резисторы R 1 и R 2 представляют собой делитель напряжения, который создает смещение на основе первого транзистора. Резистор RN, подключенный к эмиттеру составного транзистора, образует выходную цепь. Такое устройство широко применяется на практике, особенно в случаях, когда требуется большое усиление по току. Схема имеет высокую чувствительность к входному сигналу и отличается высокими уровнями выходного тока коллектора, что позволяет использовать этот ток в качестве регулятора (особенно при малом напряжении питания).Использование схемы Дарлингтона помогает уменьшить количество компонентов в схемах.

Схема Дарлингтона используется в усилителях низкой частоты, в генераторах и коммутационных устройствах. Выходное сопротивление схемы Дарлингтона во много раз ниже входного. В этом смысле его характеристики аналогичны характеристикам понижающего трансформатора. Однако в отличие от трансформатора схема Дарлингтона позволяет получить большой прирост мощности.