Транзисторы дарлингтона: Составной транзистор. Транзисторная сборка Дарлингтона.

Содержание

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:

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

Составные транзисторы Дарлингтона против Шиклаи

Darlington и Sziklai составные транзисторы. Какую пару выбрать для выходного кас- када УМЗЧ, выполненного на биполярных транзисторах?

Несмотря на то, что в последнее время всё большая часть выходных каскадов промышленных УМЗЧ выполняется на мощных полевых MOSFET-ах, усилители на биполярных транзисторах никуда не подевались, мало того – на них строится и некоторое количество звуковоспроизводящей аппаратуры класса Hi-End.
Именно такой Hi-End усилитель мощности NHB-108 фирмы DarTZeel мы подробно обсудили странице (ссылка на страницу).

Одним из важных преимуществ полевых транзисторов является почти полное отсутствие входного тока в цепи затвора, что в большинстве случаев позволяет упростить схемотехнику и, как результат, конструкцию изделия. С другой стороны – значительные величины входных ёмкостей и приличный разброс параметров мощных MOSFET-ов делают в некоторых случаях предпочтительным использование именно биполярных приборов. Для максимального упрощения задачи схемотехника были созданы транзисторы с очень высоким коэффициентом усиления (более 1000), которые называются составными и которые дают возможность проектировать схемы на биполярниках, не сильно задумываясь о входных токах.

Наиболее часто используемое включение составных транзисторов в выходных каскадах усилителей – схема Дарлингтона (Рис. 1 а и б). Составные транзисторы по схеме включения Шиклаи используются значительно реже – и зря. Почему?
А ответ на этот вопрос дал конструктор электронных устройств и большой специалист в области звукотехники – Род Эллиот в своей статье “Шиклаи соединение против пары Дарлингтона”.

Приведу наиболее, на мой взгляд, важные выдержки из этой статьи:

Пары Дарлингтона и Шиклая широко используются в линейных цепях, причём пары Дарлингтона являются наиболее распространёнными. Читатели моих Аудио Страниц могут заметить, что я в своих разработках для выходных каскадов усилителя мощности почти всегда без исключения использовал пары составных транзисторов по схеме включения Шиклая. Это относительно необычный подход, но для этого выбора имеются веские причины.
Давным-давно было установлено и продемонстрировано, что составная пара Шиклая обладает большей линейностью, чем пара Дарлингтона, и, хотя эта информация, по-видимому, игнорировалась большинством людей в течение очень долгого времени, она все ещё верна.

1. Линейность составных пар.

На Рис.2 показана пара простых повторителей напряжения, один из которых использует составную пару Шиклая, а другой – Дарлингтона.

Рис. 2 Повторители на парах Шиклая и Дарлингтона

Это довольно простые каскады, и трудно ожидать какой-либо существенной разницы между ними, учитывая то, что эти цепи охвачены 100%-ой отрицательной обратной связью.
Входной сигнал представляет собой синусоиду с пиковым напряжением 1 В (среднеквадратичное значение 707 мВ) и смещением постоянного тока 6 В, необходимым для того, чтобы установить рабочие точки выходов повторителей на уровне, близком к половине напряжения питания.

Первое, что бросается в глаза, это то, что составная пара Шиклая имеет более высокое выходное напряжение (это 99,5% от входного напряжения) по сравнению с парой Дарлингтона, которая передаёт на выход только 98,7%. Правда, это вряд ли можно назвать большой разницей, но, тем не менее, это заметно.

Более интересным параметром являются – искажения, вносимые этими двумя конфигурациями, и это продемонстрировано ниже.

Рис.3 Графики нелинейных искажений повторителей на парах Шиклая и Дарлингтона

Совершенно очевидно, что составная пара Шиклая (чёрная кривая) имеет меньший уровень гармоник, расположенных выше минимального уровня шума -120 дБ, и все они находятся на более низком уровне по отношению к Дарлингтону – на 20 дБ и более!
Как можно увидеть, пара Дарлингтона имеет и в 3 раза больший суммарный уровень искажений, чем составная пара Шиклая. Хотя обе цифры превосходны и значительно ниже порога слышимости, но следует помнить, что каждая ступень системы вносит некоторые искажения, поэтому для каждого каскада важно поддерживать как можно более высокий параметр линейности.

Как я отмечал во многих статьях – THD усилителя является важным показателем не только потому, что мы слышим низкие уровни искажений, но и потому, что он является хорошим индикатором общей линейности. А любая нелинейность вызывает рост интермодуляционных искажений (IMD), считающихся наиболее нежелательными в звуковом тракте.

2. Температурная стабильность.

Для таких конструкций, как двухтактные усилители мощности, термостабильность выходного каскада имеет первостепенное значение. Коэффициент усиления транзистора зависит от температуры, при увеличении температуры – увеличивается и коэффициент усиления. Эта температурная зависимость сохраняется вплоть до температур, которые могут вызвать пробой полупроводника. Кроме того, с ростом температуры уменьшается напряжение база-эмиттер транзистора (примерно на 2 мВ/°C), поэтому определённые средства стабилизации тока смещения являются обязательными.

В составной паре Sziklai влияние температурной зависимости выходного транзистора Q2 значительно меньше, чем влияние драйвера Q1. Основным элементом, определяющим ток смещения, является именно управляющий транзистор, который рассеивает сравнительно небольшую мощность, в связи с чем – на нём гораздо проще поддерживать постоянную температуру.

Как итог – общая температурная зависимость составной пары Шиклая значительно ниже, чем у пары Дарлингтона, выходной ток которого зависит от напряжений база-эмиттер двух каскадно соединённых транзисторов, в результате чего эффект удваивается.
Это усугубляется тем фактом, что большинство усилителей, использующих выходной каскад Дарлингтона, имеют драйвер и силовой транзистор в одном корпусе, а потому оказываются установленными в одной точке радиатора.

Соберём схемы для проверки температурной зависимости транзисторных пар Шиклая и Дарлингтона

Рис.4 Схемы для проверки температурной зависимости составных транзисторов

и проверим сказанное выше.

Температура транзистора		Sziklai пара	Darlington пара
Q1, Q3 (Driver)	Q2, Q4 (Output)	Выходной ток	Выходной ток
25 °C	25 °C	41 mA	41 mA
75 °C	25 °C	123 mA	96 mA
25 °C	75 °C	44 mA	87 mA
75 °C	75 °C	126 mA	148 mA

В таблице приведены температурные зависимости двух цепей, изображённых на Рис.4.
Поскольку гораздо проще поддерживать постоянную температуру на драйверных транзисторах, очевидно, что будет и гораздо проще поддерживать стабильный выходной ток в составной паре Шиклаи, по сравнению с цепью, использующей пару Дарлингтона.
Это было доказано на практике. Ни один из моих проектов не имеет проблем с термостабильностью, и все биполярные конструкции используют выходной каскад, выполненный на составной паре Шиклаи.

2. Двухтактные выходные каскады.

Три типовые схемы выходных каскадов усилителей мощности показаны на Рис.5. Очевидно, что есть и другие, но они обычно базируются на той или иной комбинации из представленных на рисунке.

Рис.5 Три основные схемы выходных каскадов усилителей мощности

Самой старой из представленных схем является первая схема (A) – каскад квазикомплементарной симметрии. Эта схема являлась основной до того момента, как появились комплементарные пары транзисторов разной проводимости.
А как только начался выпуск комплементарных транзисторов, основное распространение получила полностью симметричная конфигурация (B) с использованием пар Дарлингтона. В течение многих лет и до сих пор – этот тип выходного каскада остаётся самым распространённым.
При соответствующем выборе смещения все эти схемы имеют довольно хорошие характеристики искажений, причём пара Шиклаи является лучшей, а квазикомплементарная – худшей.
Все каскады, выполненные в соответствии со схемами, показанными на Рис.5, имеют менее 1% THD при нагрузке 8 Ом (Шиклаи – 0,05%, Дарлингтон – 0,23%, квазикомплементарный – 0,65%).

По причинам, которые я всегда находил неясными и несколько загадочными, я обнаружил, что каждый усилитель, который я проектировал с использованием конфигурации Шиклаи, имел паразитные колебания на отрицательной полуволне.
Добавление конденсатора небольшой ёмкости (обычно 220 пФ), установленного, как показано на схеме, было необходимо каждый раз и полностью устраняло эту проблему.

Что такое транзистор Дарлингтона | Уголок радиолюбителя

В этой статье мы расскажем о транзисторе Дарлингтона или паре Дарлингтона, приведем несколько примеров схем, покажем варианты применения, преимущества и недостатки.

Блок питания 0…30 В / 3A

Набор для сборки регулируемого блока питания…

На современном рынке доступны самые разнообразные транзисторы Дарлингтона, которые различаются по проводимости, току коллектора, мощности рассеяния, типу корпуса, максимальному напряжению CE и т. д.

Эти транзисторы встречаются в различных типах устройств, таких как регуляторы мощности, контроллеры двигателя, аудиоусилители и т. д. Многие оптико-изоляторные схемы изготавливаются на транзисторах Дарлингтона, чтобы иметь высокую токовую нагрузку на выходном каскаде.

Почему мы используем транзистор Дарлингтона?

Как известно, для перевода транзистора в режим проводимости требуется небольшой базовый ток в схеме с общим эмиттером. Иногда этого малого тока базы (коэффициент усиления по току) может быть недостаточно, чтобы перевести транзистор в состояние проводимости.

Коэффициент усиления по току или бета транзистора — это отношение тока коллектора к току базы.

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

Ток нагрузки = коэффициент усиления по току (β) × базовый ток

Для обычного транзистора значение β составляет примерно 100. Приведенное выше соотношение говорит о том, что ток нагрузки превышает в 100 раз базовый ток транзистора.

Рассмотрим схематичный рисунок, приведенный ниже. Здесь транзистор с переменным резистором, подключенным между источником питания и базой транзистора, используется для изменения яркости лампы.

В этой схеме базовый ток является единственным фактором, который определяет ток, протекающий через коллектор — эмиттер. Таким образом, изменяя сопротивление переменного резистора, можно добиться изменения яркости свечения лампы.

Если значение сопротивления переменного резистора больше, то базовый ток уменьшается — транзистор выключается. Когда сопротивление слишком мало, достаточное количество тока будет протекать через базу, что приведет к увеличению тока коллектор-эмиттер, соответственно лампа будет светить ярче. Это усиление тока в транзисторе.

В приведенном выше примере мы видели управление нагрузкой (лампой) с использованием одного транзистора. Но в некоторых схемах входной базовый ток от источника может быть недостаточным для управления нагрузкой. Мы знаем, что величина тока, протекающего через коллектор-эмиттер, является произведением тока базы и коэффициента усиления транзистора.

Поскольку увеличение тока от источника невозможно, единственный способ увеличить ток нагрузки — это увеличить коэффициент усиления транзистора. Но для каждого транзистора это постоянный коэффициент. Однако мы можем увеличить усиление, используя комбинацию из двух транзисторов. Эта конфигурация называется конфигурацией Дарлингтона.

Транзистор Дарлингтона представляет собой соединение двух транзисторов определенным образом. Пара биполярных транзисторов обеспечивает очень высокое усиление тока по сравнению с одним стандартным транзистором, как упомянуто выше.

Пара этих транзисторов может быть PNP или NP. На рисунке ниже показана конфигурация пары Дарлингтона с NPN, а также с транзисторами PNP.

Конфигурации транзисторов Дарлингтона

Рассмотрим конфигурацию NPN транзистора Дарлингтона. В этом случае очень маленький базовый ток вызывает протекание большого тока эмиттера, который затем подается на базу следующего транзистора.

Усиленный ток в первом транзисторе снова усиливается вторым транзистором. Следовательно, ток коллектор-эмиттер второго транзистора становиться значительным.

Предположим, что если коэффициент усиления по току первого транзистора равен β1, а коэффициент усиления по току второго транзистора равен β2, то общий коэффициент усиления по току транзисторов будет равен произведению β1 и β2. Если взять два транзистора с β равным 100, то общее усиление тока составит 10000. Это значение очень высокое по сравнению с одним транзистором, поэтому этот высокий коэффициент усиления по току дает высокий ток нагрузки.

Как правило, для включения транзистора базовое входное напряжение должно быть больше 0,7 В. Поскольку в этой конфигурации используются два транзистора, базовое напряжение должно быть не менее 1,4 В.

Из рисунка, усиление тока первого транзистора

β₁= I_C1/I_B1,

следовательно, I_C1 = β₁ I_B1

Аналогично, коэффициент усиления по току следующего транзистора

β₂= I_C2/I_B2, then I_C2= β₂I_B2

Общий ток на коллекторе I_C= I_C1+I_C2

I_C = β₁ I_B1+ β₂ I_B2

базовый ток второго транзистора

I_B2 = I_B+ I_C1

I_B2= β₁ I_B+ I_B

I_B2= I_B (1 + β₁)

Подставляя в вышеприведенное уравнение

I_C= β₁ I_B+ β₂I_B (1 + β₁)

I_C = I_B (β₁+ β₂ + β₁ β₂)

В приведенном выше соотношении можно сделать вывод, что

I_C= I_B (β₁ β₂)

β = (β₁ β₂)

V_BE = V_BE1 + V_BE2

Пример транзисторной схемы Дарлингтона

Рассмотрим следующую схему, где пара Дарлингтона используется для переключения нагрузки, которая рассчитана на 12 В и 80 Вт. Усиление тока первого и второго транзисторов возьмем как 50 и 60 соответственно. Таким образом, базовый ток, необходимый для полного включения лампы, рассчитывается следующим образом.

Ток коллектора равен току нагрузки,

I _C = 80/12 = 6,67 A

Выходной ток транзистора Дарлингтона задается как Ic = I _B (β ₁ + β ₂ + β ₁ β ₂ ),

I _B = I _C / (β ₁ + β ₂ + β ₁ β ₂ )

Коэффициент усиления по току, β₁= 50 and β₂= 60

Итак, I_B= 6.67 / (50 + 60 + (60 × 50))

I_B = 2.2 mA

Из приведенного выше расчета ясно, что при небольшом базовом токе мы можем переключать большие нагрузки. Этот небольшой базовый ток может подаваться с любого выхода микроконтроллера или любых цифровых логических схем.

Применение транзистора Дарлингтона

Транзисторы Дарлингтона в основном используются в схемах коммутации и усиления для обеспечения очень высокого усиления постоянного тока. Некоторые из ключевых схем — это переключатели на стороне высокого и низкого уровня, сенсорные усилители и усилители звука. Для светочувствительных устройств используются фотодарлингтон. Давайте посмотрим работу транзистора Дарлингтона на конкретном примере.

Транзистор Дарлингтон (NPN) в качестве переключателя

На рисунке ниже показано управление светодиодом с использованием транзистора Дарлингтона. Переключатель на базе также может быть заменен сенсорным датчиком, так что при касании сенсора будет загораться светодиод. Резистор на 100 кОм действует как защитный резистор для пары транзисторов.

Дарлингтонский Транзистор как Переключатель

Когда переключатель замкнут, на транзистор Дарлингтона подается напряжение более 1,4 В. Это приводит к тому, что пара Дарлингтона становится активной и пропускает ток через нагрузку. Это приводит к тому, что светодиоды начинают светиться очень ярко, даже при изменении сопротивления у базы.

Когда переключатель разомкнут, оба биполярных транзистора находятся в режиме отсечки, и ток через нагрузку равен нулю. Таким образом, светодиод гаснет.

Также возможно использовать пару Дарлингтона для управления индуктивными нагрузками, такими как реле, двигатели. По сравнению с одним транзистором, управление индуктивными нагрузками с помощью пары Дарлингтона является более эффективным, поскольку обеспечивается высокий ток нагрузки при небольшом входном токе базы.

На рисунке ниже показана пара Дарлингтона, которая управляет катушкой реле. При коммутации индуктивной нагрузки необходимо параллельно подключить диод, чтобы защитить цепь от индуцированных токов. Как и в приведенной выше схеме работы светодиодов, катушка реле получает питание при подаче тока базы. Мы также можем использовать двигатель постоянного тока в качестве индуктивной нагрузки вместо катушки реле.

Транзистор Дарлингтон (PNP) в качестве переключателя

Мы можем использовать PNP-транзисторы в качестве пары Дарлингтона, но чаще всего используются NPN-транзисторы. Нет большой разницы в схеме с использованием NPN или PNP. Ниже на рисунке показана простая схема датчика, которая выдает аварийный сигнал с использованием пары Дарлингтона.

Этот контур представляет собой простой индикатор уровня воды, в котором пара Дарлингтона используется в качестве переключателя. Мы знаем, что эта конфигурация транзистора обеспечивает большой ток коллектора, поэтому он может управлять зуммером на выходе.

Когда уровень воды недостаточен для замыкания датчика, транзистор Дарлингтона находится в выключенном состоянии. Следовательно, цепь разорвана, и через нее не протекает ток.

По мере повышения уровня воды датчик замыкается, в результате чего поступает необходимый базовый ток на пару Дарлингтона. Следовательно, цепь замыкается, и ток нагрузки протекает так, что зуммер подает сигнал.

Преимущества пары Дарлингтон

Пара Дарлингтона имеет несколько преимуществ по сравнению со стандартным одиночным транзистором. Вот некоторые из них:

Он обеспечивает очень высокий коэффициент усиления по току, чем стандартный одиночный транзистор
Он обеспечивает очень высокий входной импеданс или хорошее преобразование импеданса.
Они могут быть двумя отдельными транзисторами или поставляются в одном корпусе.
Простая и удобная конфигурация схемы, так как используется всего несколько компонентов.
В случае пары фотодарлингтон внешний шум намного меньше по сравнению с фототранзистором с внешним усилителем.

Недостатки пары Дарлингтон

Низкая скорость переключения
Пропускная способность ограничена
На определенных частотах в цепи отрицательной обратной связи эта конфигурация вводит фазовый сдвиг.
Требуемое напряжение базы-эмиттера высокое и в два раза больше, чем у стандартного транзистора.
Высокое рассеивание мощности из-за высокого напряжения насыщения.
Общий ток утечки высокий, потому что ток утечки первого транзистора усиливается следующим транзистором. Вот почему три или более ступений Дарлингтона невозможны.

Следовательно, пара Дарлингтона очень полезна в большинстве приложений, поскольку она обеспечивает высокий коэффициент усиления по току при низких базовых токах.

Хотя это имеет некоторые ограничения, эти пары широко используются в приложениях, где не требуется высокочастотная характеристика, а требуются высокие уровни усиления по току. В случае схем усилителя мощности звука эта конфигурация обеспечивает лучшую выходную мощность.

Цифровой мультиметр AN8009

Большой ЖК-дисплей с подсветкой, 9999 отсчетов, измерение TrueRMS…

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

Мощные транзисторы дарлингтона. Составной транзистор (схема Дарлингтона и Шиклаи)

Если взять, например, транзистор MJE3055T у него максимальный ток 10А, а коэффициент усиления всего около 50, соответственно, чтобы он открылся полностью, ему надо вкачать в базу ток около двухста миллиампер. Обычный вывод МК столько не потянет, а если влючить между ними транзистор послабже (какой-нибудь BC337), способный протащить эти 200мА, то запросто. Но это так, чтобы знал. Вдруг придется городить управление из подручного хлама — пригодится.

На практике обычно используются готовые транзисторные сборки . Внешне от обычного транзистора ничем не отличается. Такой же корпус, такие же три ножки. Вот только мощи в нем больно дофига, а управляющий ток микроскопический:) В прайсах обычно не заморачиваются и пишут просто — транзистор Дарлигнтона или составной транзистор.

Например пара BDW93C (NPN) и BDW94С (PNP) Вот их внутренняя структура из даташита.

Мало того, существуют сборки дарлингтонов . Когда в один корпус упаковывают сразу несколько. Незаменимая вещь когда надо рулить каким-нибудь мощным светодиодным таблом или шаговым двигателем (). Отличный пример такой сборки — очень популярная и легко доступная ULN2003 , способная протащить до 500 мА на каждый из своих семи сборок. Выходы можно включать в параллель , чтобы повысить предельный ток. Итого, одна ULN может протащить через себя аж 3.5А, если запараллелить все ее входы и выходы. Что мне в ней радует — выход напротив входа, очень удобно под нее плату разводить. Напрямик.

В даташите указана внутренняя структура этой микросхемы. Как видишь, тут также есть защитные диоды. Несмотря на то, что нарисованы как будто бы операционные усилители, здесь выход типа открытый коллектор. То есть он умеет замыкать только на землю. Что становится ясно из того же даташита если поглядеть на структуру одного вентиля.

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/

В интегральных схемах и дискретной электронике большое распространение получили два вида составных транзисторов: по схеме Дарлингтона и Шиклаи. В микромощных схемах, например, входные каскады 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 Шиклаи реализует мощный p-n-p транзистор с большим коэффициентом усиления с помощью маломощного p-n-p транзистора с малым В и мощного n-p-n транзистора (рисунок 7.51 ). В интегральных схемах это включение реализует высокобетный p-n-p транзистор на основе горизонтальных p-n-p транзистора и вертикального n-p-n транзистора. Также эта схема применяется в мощных двухтактных выходных каскадах, когда используются выходные транзисторы одной полярности (n-p-n ).

Рисунок 7.51 – Составной p-n-p транзистор Рисунок 7.52 – Составной n-p-n по схеме Шиклаи транзистор по схеме Дарлингтона

Схема Шиклаи 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 на величину падения напряжения на эмиттерном переходе n-p-n транзистора. Для кремниевых транзисторов это напряжение составляет порядка одного вольта в отличие от долей вольта одиночного транзистора. Между базой и эмиттером n-p-n транзистора (VT2) рекомендуется включать резистор с небольшим сопротивлением для подавления неуправляемого тока и повышения термоустойчивости.

Транзистор Дарлингтона реализуется на однополярных транзисторах (рисунок 7.52 ). Коэффициент усиления по току определяется произведением коэффициентов составляющих транзисторов.

Входное напряжение транзистора по схеме Дарлингтона в два раза больше, чем у одиночного транзистора. Напряжение насыщения превышает выходного транзистора. Входное сопротивление операционного усилителя при

Схема Дарлингтона используется в дискретных монолитных импульсных транзисторах. На одном кристалле формируются два транзистора, два шунтирующих резистора и защитный диод (рисунок 7.53 ). Резисторы R 1 и R 2 подавляют коэффициент усиления в режиме малых токов, (рисунок 7.38 ), что обеспечивает малое значение неуправляемого тока и повышение рабочего напряжения закрытого транзистора,

Рисунок 7.53 – Электрическая схема монолитного импульсного транзистора Дарлингтона

Резистор R2 (порядка 100 Ом) формируется в виде технологического шунта, подобно шунтам катодного перехода тиристоров. С этой целью при формировании – эмиттера с помощью фотолитографии в определенных локальных областях оставляют окисную маску в виде круга. Эти локальные маски не позволяют диффундировать донорной примеси, и под ними остаются p- столбики (рисунок 7.54 ). После металлизации по всей площади эмиттера эти столбики представляют собой распределенное сопротивление R2 и защитный диод D (рисунок 7.53 ). Защитный диод предохраняет от пробоя эмиттерные переходы при переполюсовке коллекторного напряжения. Входная мощность потребления транзистора по схеме Дарлингтона на полтора два порядка ниже, чем у одиночного транзистора. Максимальная частота переключений зависит от предельного напряжения и тока коллектора. Транзисторы на токи успешно работают в импульсных преобразователях до частот порядка 100 кГц. Отличительной особенностью монолитного транзистора Дарлингтона является квадратичная передаточная характеристика, так как В- амперная характеристика линейно возрастает с ростом тока коллектора до максимального значения,

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 .

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.

Устройство составного транзистора.

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 (h 21 ). 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.

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 25 0 С – 135 W;

Температура кристалла (перехода) – 175 0 С.

Также на принципиальных схемах можно встретить и вот такое обозначение.

Примеры применения составного транзистора.

Рассмотрим схему управления коллекторным двигателем с помощью транзистора Дарлингтона.

Применение сборки Дарлингтона в микросхемах.

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

Особенности работы и схема транзистора дарлингтона | Электронщик

база;
эмиттер;
коллектор.

Помимо общепринятого варианта составного транзистора существует несколько его разновидностей.

Пара Шиклаи и каскодная схема

Достоинства и недостатки составных транзисторов

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.

Особенности работы устройства

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 Электронщик, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось – это поможет развитию канала

Пара Дарлингтона на транзисторах »Электроника

– краткое изложение или учебное пособие, объясняющее конфигурацию транзисторной схемы пары Дарлингтона, с основами проектирования и эксплуатации схемы.

Учебное пособие по парам Дарлингтона Включает:
Пара Дарлингтона Схемы Дарлингтона Дарлингтонский дизайн Пара Шиклай Выходная пара Дарлингтон / Шиклай

См. Также: Конструкция транзисторной схемы Типы транзисторных схем

Одной схемой транзистора, которая может быть очень хорошо использована во многих случаях, является пара Дарлингтона.Пара Дарлингтона предлагает ряд преимуществ. Он в основном используется потому, что предлагает особенно высокое усиление по току, а также это отражается на высоком входном импедансе для всей схемы Дарлингтона по сравнению с одиночным транзистором.

Однако пара Дарлингтона имеет некоторые недостатки, и в результате она не подходит для всех приложений с высоким коэффициентом усиления. Тем не менее, там, где это применимо, пара Дарлингтона может обеспечить множество преимуществ по сравнению с конфигурацией схемы с одним транзистором.

Пару Дарлингтона иногда также называют суперальфа-парой, но в наши дни это имя используется все реже. Конфигурация схемы была изобретена в Bell Laboratories Сидни Дарлингтоном в 1953 году, когда в разработке транзисторов проводился значительный объем работ.

Идея заключалась в том, чтобы иметь два или три транзистора на одной микросхеме, где эмиттер одного транзистора был соединен с базой следующего, а все транзисторы в конфигурации Дарлингтона использовали один и тот же коллектор.

Пары транзисторов

Дарлингтона могут быть куплены как отдельные электронные компоненты, то есть два транзистора, или их также можно получить как один электронный компонент с двумя транзисторами, интегрированными в одну микросхему.

Также доступно множество массивов Дарлингтона, в которых несколько пар транзисторов Дарлингтона содержатся в одном корпусе. Обычно они содержатся в корпусе ИС, поскольку часто используются для управления дисплеями и т. Д. Это делает пары транзисторов Дарлингтона очень простыми в использовании и интегрируются в новую электронную конструкцию.

Конфигурация парной схемы Дарлингтона

Конфигурация парной схемы Дарлингтона весьма своеобразна. Обычно он состоит из двух транзисторов, хотя теоретически может содержать и больше. Эмиттер входного транзистора подключен непосредственно к базе второго. Оба коллектора соединены вместе. Таким образом, ток базы первого транзистора поступает на базу второго.

Базовая конфигурация транзистора с парой Дарлингтона

Это приводит к очень высокому уровню усиления по току.Общий коэффициент усиления по току пары Дарлингтона является произведением двух отдельных транзисторов:

Текущее общее усиление = Hfe1 Hfe2

Это означает, что если использовать два транзистора со скромным коэффициентом усиления по току 50, то общий коэффициент усиления по току будет 50 x 50 = 2500.

Резистор байпаса базового эмиттера

Хотя схема пары Дарлингтона часто используется в ее основном формате, ее часто можно увидеть с байпасным резистором между соединениями базы и эмиттера конечного транзистора.

Перепускной резистор включен для облегчения процесса отключения. Без резистора нет пути разряда для любого заряда, удерживаемого в конденсаторе, образованном переходом база-эмиттер. В том числе это позволяет заряду, хранящемуся в этом конденсаторе, рассеиваться, и это способствует более быстрому отключению.

Этот резистор является хорошей конструкцией, но если скорость не является проблемой, резистор можно не устанавливать. Однако, если стоимость и количество компонентов не являются ключевыми факторами в схеме, тогда будет разумно включить этот компонент.

Определение номинала резистора не является точной наукой. Резисторы меньшего размера обеспечат более быстрое отключение, но если они будут слишком малы, большая часть управляющего тока для второго транзистора пройдет через резистор, и усиление будет потеряно. Если значение резистора низкое и он отбирает ток у базы второго транзистора, то коэффициент усиления по току будет уменьшен, и уравнение для общего коэффициента усиления Дарлингтона должно будет учесть это.

Типичные значения могут составлять несколько сотен Ом для силового транзистора Дарлингтона и несколько тысяч Ом для транзистора с малым током.

Атрибуты пары Дарлингтона

Пара Дарлингтона имеет много положительных характеристик. Некоторые из основных характеристик и параметров пар Дарлингтона приведены ниже:

Большое усиление по току: Уже было замечено, что текущий коэффициент усиления Дарлингтона очень высок. Часто можно увидеть цифры, превышающие несколько тысяч.
Напряжение базового эмиттера: Пара Дарлингтона показывает более высокое напряжение между входной базой и выходным эмиттером, чем одиночный транзистор.Поскольку имеется два перехода база-эмиттер, напряжение включения для всей пары Дарлингтона в два раза больше, чем у одиночного транзистора. Для кремниевого транзистора это означает, что для протекания тока в цепи выходного коллектора-эмиттера входная база должна быть примерно на 1,2–1,4 В выше выходного эмиттера. Для германиевой пары Дарлингтона напряжение будет около 0,5 вольт.
Частотная характеристика: Транзисторные схемы на паре Дарлингтона обычно не используются для высокочастотных приложений.Пара Дарлингтона по своей природе относительно медленная, потому что базовый ток выходного транзистора не может отключиться мгновенно. В результате пары Дарлингтона обычно используются в низкочастотных приложениях, в том числе в источниках питания или областях, где требуется очень высокий входной импеданс.

Обозначение схемы транзистора Дарлингтона

Часто пара транзисторов Дарлингтона показана как два отдельных транзистора, особенно схема, состоящая из двух дискретных транзисторов.Однако транзисторы Дарлингтона доступны как единое устройство. Чтобы указать на это, часто бывает полезно показать пару Дарлингтона в одном конверте. В таких случаях транзистор Дарлингтона показан справа.

Условное обозначение микросхемы пары Дарлингтона

Преимущества и недостатки пары Дарлингтона

Пара Дарлингтона может предложить множество преимуществ, но их необходимо уравновесить с ее недостатками при рассмотрении вопроса о создании одной из электронных схем.

Преимущества пары Дарлингтона

Очень высокое усиление по току
Очень высокое входное сопротивление для всей цепи
Пары Дарлингтона широко доступны в одном корпусе или могут быть изготовлены из двух отдельных транзисторов
Удобная и простая конфигурация схемы для использования

Недостатки пары Дарлингтона

Медленная скорость переключения
Ограниченная полоса пропускания
Вводит фазовый сдвиг, который может вызвать проблемы на определенных частотах в цепи с использованием отрицательной обратной связи.
Более высокое общее напряжение база-эмиттер = 2 x В _–.
Высокое напряжение насыщения (обычно около 0,7 В), которое может привести к высокому уровню рассеивания мощности в некоторых приложениях

Пара транзисторов Дарлингтона – очень полезная схема во многих приложениях. Он обеспечивает высокий уровень усиления по току, который можно использовать во многих силовых приложениях. Хотя пара Дарлингтона имеет некоторые ограничения, она, тем не менее, используется во многих областях, особенно там, где нет необходимости в высоких частотах. В частности, транзисторы Дарлингтона используются для приложений, включая аудиовыходы, выходы источника питания, драйверы дисплея и тому подобное.

Другие схемы и схемотехника:
Основы операционных усилителей Схемы операционных усилителей Цепи питания Конструкция транзистора Транзистор Дарлингтона Транзисторные схемы Схемы на полевых транзисторах Условные обозначения схем
Вернуться в меню «Конструкция схемы». . .

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.

Каков текущий прирост?

У транзисторов есть характеристика, называемая усилением по току. Это называется его hFE. Величина тока, который может пройти через нагрузку в приведенной выше схеме, 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.

Учебное пособие по

TIP120-TIP125 Силовые транзисторы Дарлингтона

Plate 1

Льюис Лофлин

В этом руководстве мы продолжим изучение базовой теории транзисторов, разработав и построив собственный транзисторный переключатель Дарлингтона.Это будет сделано с отдельными транзисторами, а не с одним 3-контактным блоком. У нас будет отрицательный общий провод, а управляющее напряжение будет 5-вольтным уровнем TTL.

Транзисторы

Дарлингтона состоят из двух или более биполярных транзисторов и, таким образом, являются устройствами, работающими от тока. У них коэффициент усиления по постоянному току (hfe) часто превышает 1000.

Вместо отдельных транзисторов оба объединены в одном корпусе и могут включать в себя другие компоненты, такие как шумоподавляющие диоды и резисторы ускорения.

На пластине 1 показана упаковка и внутренняя схема TIP120 и TIP125. Они известны как дополнительная пара , имеющая те же электрические характеристики, но противоположную полярность полупроводников. Они рассчитаны на 60 В, 5 А и коэффициент усиления постоянного тока (hfe) 1000.

Plate 2

Из-за очень высокого коэффициента усиления по току транзисторные усилители Дарлинга используются для создания чувствительных фототранзисторов с оптопарами, таких как 4N29.

В случае решетки транзисторов Дарлингтона ULN2003A мы имеем 7 транзисторных усилителей Дарлингтона в одном 16-выводном DIP-корпусе.

См. Учебное пособие ULN2003A по транзисторной матрице Дарлингтона.

Пластина 3

Что такое транзистор Дарлингтона?

Дарлингтон использует по крайней мере два биполярных транзистора, в которых коллекторы связаны вместе, эмиттер меньшего транзистора связан с базой большего транзистора, в то время как схемы соединений выполняются с эмиттером от большего транзистора, а база меньшего транзистора является вход.

Это сделано для получения более высокого коэффициента усиления мощности, чем может обеспечить один транзистор.Коэффициент усиления по току является произведением hfe каждого отдельного транзистора, в то время как большая часть тока переносится транзистором большего размера.

Пластина 4

На пластине 4 показаны типичные соединения с Arduino или другим микроконтроллером для транзистора Дарлингтона TIP120 NPN. При hfe, равном 1000, от микроконтроллера требуется очень небольшой ток для включения-выключения двигателя.

В то время как в этом случае входа 1 мА достаточно для управления двигателем при 1 А, следует использовать дополнительный ток (в определенных пределах), чтобы обеспечить полное отключение TIP120.

Табличка 5

Табличка 5 показывает, чем электрические соединения различаются между TIP120 и TIP125 с системой отрицательного заземления. Обратите внимание на высокое напряжение на базе Q1.

Табличка 6

На Таблице 6 показаны соединения для использования транзистора Дарлингтона TIP125 PNP с 5-вольтовым микроконтроллером. Поскольку у TIP120 электрическая полярность противоположна, необходимо использовать дополнительный драйвер NPN с низким энергопотреблением. Это связано с тем, что напряжение на базе превышает 5 вольт и повредит любой микроконтроллер на 5 вольт.

Прирост 100 Q2 можно умножить на усиление Q1, получив в итоге 100000 hfe. 2.2K – хорошее значение для обеспечения правильного переключения и ограничения Ib TIP120.

ТИП120 НПН Дарлингтонский силовой транзистор 60В / 5А

Описание

Силовой транзистор Дарлингтона NPN TIP120 – это широко используемое устройство средней мощности, которое может выдерживать до 5 А при 60 В.

В ПАКЕТЕ:

TIP120 NPN Дарлингтонский силовой транзистор

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ POWER TIP120 NPN DARLINGTON POWER TRANSISTOR:

Средняя мощность
Работа до 60 В и работа до 5 А (пик 8 А)
ТО-220 упаковка

Эти силовые транзисторы Дарлингтона TIP120 NPN позволяют управлять довольно большой мощностью.Они рассчитаны на напряжение до 60 В при постоянном токе 5 А или до 8 А.

Архитектура транзисторов Дарлингтона на самом деле состоит из 2 транзисторов в конфигурации эмиттерно-базового повторителя вместе с соответствующими резисторами в одном корпусе с выводом BCE. Это дает транзистору гораздо большее усиление по току, что полезно в приложениях, где требуется усиление или переключение тока.

Их можно использовать, когда вам нужно перейти на NPN-транзистор с большим ворчанием, чем может дать что-то вроде PN2222, но на самом деле не нужен большой полевой МОП-транзистор.Они хороши для усиления общего назначения и переключения медленных скоростей и часто используются для приводных двигателей, вентиляторов, светодиодов высокой мощности и подобных приложений.

При использовании с микроконтроллером можно управлять транзистором непосредственно с выходного контакта, используя последовательный резистор для ограничения тока до безопасных уровней.

РЕЗУЛЬТАТЫ НАШИ ОЦЕНКИ:

Хотя TIP120 считается немного устаревшим, это хорошая рабочая лошадка-транзистор для многих приложений, он может выдерживать изрядное количество энергии и стоит недорого.Это наш помощник для приложений с более мощными NPN-транзисторами, которые мы хотим подключить непосредственно к выводу MCU.

Схема, показанная здесь, использует потенциометр для обеспечения переменного входа и транзистор TIP120 для создания переменного выходного сигнала ШИМ, который можно использовать для управления вентиляторами и небольшими двигателями с переменной скоростью, просто регулируя потенциометр.

Подключите выход стеклоочистителя потенциометра к аналоговому входу A0 концами, подключенными к VCC (3,3 или 5 В в зависимости от MCU) и заземлению.Значение не имеет значения, поскольку он просто используется как делитель напряжения и не требует подачи большого тока. Все в диапазоне от 1K до 50K будет работать нормально.

Подключите схему TIP120 к одному из выходных контактов ШИМ. В нашем примере мы используем контакт 6. Резистор 1 кОм используется для ограничения тока на выходном контакте микроконтроллера, чтобы избежать повреждений. Опять же, значение не слишком важно, потому что TIP120 имеет очень высокое усиление, и нам просто нужно перевести его в насыщение, чтобы минимизировать любой нагрев транзистора.Что-то в диапазоне от 270 Ом до 2,2 кОм должно быть в порядке.

Диод на вентиляторе – это обратный диод, используемый для шунтирования обратного напряжения, которое может возникнуть при выключении вентилятора или двигателя. Этим диодом может быть любой диод выпрямительного типа, который может выдерживать коммутируемый ток. Используемый в примере 1N4001 рассчитан на ток до 1 А при напряжении до 50 В.

Вентилятор в нашем примере приводится в действие отдельным источником питания 12 В, а TIP120 используется для включения / выключения заземляющего контакта с помощью ШИМ для управления скоростью.12 В с тем же успехом может быть 24 В при использовании вентилятора 24 В.

Программное обеспечение контроллера ШИМ

 / *
 * ШИМ-контроллер
 *
 * Считывает вход потенциометра на выводе АЦП A0 и распечатывает исходное значение АЦП и
 * отображает его от 0-1024 до значения 0-255 и генерирует соответствующий импульс ШИМ
 * к этому значению на D6.
 *
 * Полезно для тестирования привода ШИМ к вентиляторам и подобным предметам. Обязательно используйте
 * схема драйвера, если потребляемый ток превышает 20 мА.
 * /
const int POT_PIN = A0; // Устанавливаем на используемый аналоговый вывод
const int PWM_PIN = 6; // Установить на вывод с поддержкой цифрового ШИМ
int ADC_Value = 0;
int PWM_Value = 0;
// ================================================ ===============================
// Инициализация
// ================================================ ===============================
void setup () {
 pinMode (POT_PIN, ВХОД);
 pinMode (PWM_PIN, ВЫХОД);
  Серийный .begin (9600);
}
// ================================================ ===============================
//  Основной
// ================================================ ===============================
void loop () {
 ADC_Value = аналоговое чтение (POT_PIN); // Считываем аналоговое значение
 PWM_Value = карта (ADC_Value, 0, 1023, 0, 255); // Сопоставить со значением PWM от 0 до 100
 analogWrite (PWM_PIN, PWM_Value); // Обновляем значение выходного вывода ШИМ

  Серийный  .print ("Значение АЦП ="); // Распечатываем необработанное значение АЦП
  Серийный .печать (ADC_Value);
  Серийный  .print ("\ t PWM ="); // Распечатываем вычисленное значение ШИМ
  Серийный  .println (PWM_Value);
 задержка (1000); // задержка 1 сек между обновлениями
}

Примечания:

При использовании более высоких уровней мощности может потребоваться радиатор.

Технические характеристики

Максимальные характеристики
V _{Генеральный директор}	Напряжение коллектор-эмиттер	60 В
В _CBO	Напряжение коллектор-база	60 В
I _C	Ток коллектора – постоянный	5A
Упаковка		К-220
Тип корпуса		Пластиковый язычок, 3-выводный, сквозное отверстие
Производитель		Fairchild / ПО Semi / ST Micro
Лист данных		TIP120

2N5306 Назначение выводов транзистора Дарлингтона NPN, эквивалент и техническое описание

2N5306 – Транзистор Дарлингтона NPN

2N5306 Транзистор Дарлингтона

Распиновка транзистора 2N5306

нажмите на картинку для увеличения

Конфигурация контактов

Номер контакта	Имя контакта	Описание
1	Эмиттер	Ток утекает через эмиттер, нормально соединенный с землей
2	База	Управляет смещением транзистора, используется для включения или выключения транзистора
3	Коллектор	Ток протекает через коллектор, обычно подключенный к нагрузке

Характеристики

NPN транзистор Дарлингтона
Усиление высокого постоянного тока (hFE), обычно 20000 при IC = 100 мА
(VBE) равно 1.5 В
Непрерывный ток коллектора (IC) 1,2 А
Напряжение коллектор-эмиттер (VCE) 25 В
Напряжение коллектор-база (VCB) 25 В
Доступен в пакете To-92

Примечание. Полную техническую информацию можно найти в таблице данных 2N5306 , приведенной в конце этой страницы.

Альтернативные транзисторы NPN

BC549, BC636, BC639, BC547, 2N2369, 2N3055, 2N3904, 2N3906, 2SC5200,2N551

Эквивалентные транзисторы

2N5306

2N5308

Что такое транзистор Дарлингтона?

Транзисторы Дарлингтона состоят из двух транзисторов, объединенных вместе.Из них один транзистор будет NPN-транзистором, а другой – PNP-транзистором. Да, транзистор, который вы видите выше, на самом деле представляет собой комбинацию двух транзисторов, предоставленных в одном корпусе, чтобы упростить его использование в наших схемах.

Одна очень важная функция транзистора – очень высокий коэффициент усиления по току . Например, транзистор здесь имеет коэффициент усиления по току 20000 и постоянный ток коллектора 1,2 А из-за его свойств Дарлингтона .

Что такое текущий прирост? Почему это важно?

Коэффициент усиления по току является важным свойством транзистора Дарлингтона . Он определяет, во сколько раз ток нагрузки может быть усилен в зависимости от входного тока на выводе смещения. Как мы знаем, транзистор включается путем подачи входного тока на базовый вывод (устройство, управляемое током), и когда он включается, он позволяет току нагрузки течь через него, что может быть задано формулой

Ток нагрузки = ток i / p X усиление транзистора

Таким образом, для нагрузок, потребляющих большую мощность, становится обязательным увеличение базового тока.Но в некоторых приложениях базовый ток будет ограничен и не может быть увеличен, во время чего мы должны увеличить усиление транзистора. Именно здесь на помощь приходит транзистор Дарлингтона.

Где использовать транзистор Дарлингтона 2N5306?

Транзистор 2N5306 очень похож на обычно используемые транзисторы NPN, но он намного мощнее, чем транзисторы Дарлингтона. Нормальный транзистор имеет коэффициент усиления по току около 100-300, но наш транзистор Дарлингтона имеет коэффициент усиления 20000, поэтому его можно легко использовать в усилителях.Поскольку он представляет собой комбинацию двух цепей, он также может пропускать через него большой ток (до 1,2 А), что делает его идеальным для приложений с высоким током. Единственный существенный недостаток этого транзистора – высокое базовое напряжение, оно составляет около 1,5 В

Следовательно, если вы ищете транзистор Дарлингтона NPN с высоким постоянным током коллектора и хорошим коэффициентом усиления по току, то этот транзистор может быть правильным выбором для вас.

Приложения

Может использоваться для коммутации сильноточных (до 51) нагрузок
Усилители звука
Усилители усиления сигнала
Могут использоваться как выключатели средней мощности
Используется там, где требуется высокое усиление
Инверторные и другие выпрямительные схемы

2D-Модель Размеры

2D помогут вам разместить этот компонент во время изготовления схемы на печатной плате или печатной плате.

Транзистор Дарлингтона

– высокий коэффициент усиления по току Транзистор

Транзистор Дарлингтона представляет собой специальный тип транзистора с высоким коэффициентом усиления по току. Он состоит из двух биполярных транзисторов, соединенных каскадом, как показано на следующем рисунке.

Как работает транзистор Дарлингтона?

Анализируя следующее изображение, видно, что транзистор T1 передает ток, который выходит из его эмиттера, на базу транзистора T2.Уравнение усиления по току типичного транзистора: IE = ßxIB (ток коллектора равен бета, умноженному на ток базы).

На изображении показан транзистор Дарлингтона с его конфигурацией контактов и внутренней структурой. Мы знаем, что:

На первом транзисторе: IE1 = ß1 x IB1. Уравнение (1) .
На втором транзисторе: IE2 = ß2 x IB2. Уравнение (2) .

Из изображения мы видим, что ток эмиттера транзистора T1 такой же, как ток базы транзистора T2.Тогда IE1 = IB2. Уравнение (3) .

Используя уравнение (2) и уравнение (3), получаем: IE2 = ß2 x IB2 = ß2 x IE1.

Заменяя значение IE1 в последнем уравнении (см. Уравнение (1)), мы получаем уравнение усиления транзистора Дарлингтона: IE2 = ß2 x ß1 x IB1.

Коэффициент усиления по току Дарлингтона

Из уравнения усиления транзистора Дарлингтона: IE2 = ß2 x ß1 x IB1, мы можем видеть, что коэффициент усиления по току намного больше, чем коэффициент усиления одиночного транзистора, поскольку он использует преимущество по току усиления два транзистора.(Прибыль умножается).

Например:

Если у нас есть два транзистора с коэффициентом усиления 100 каждый (ß = 100), подключенные как транзистор Дарлингтона по приведенной выше формуле, окончательное теоретическое усиление будет: ß2 x ß1 = 100 x 100 = 10000.

Это кажется очень большим усилением (идеальным), но на самом деле это меньшее усиление. Транзисторы Дарлингтона широко используются в схемах, где необходимо управлять большими нагрузками с очень малыми токами.

Очень важно: Когда мы добавляем напряжение база-эмиттер первого транзистора B1 к E1 (0,7 В) плюс напряжение база-эмиттер второго транзистора B2 до E2 (0,7 В), мы получаем в результате падение напряжения 1,4 вольта между базой и эмиттером транзистора Дарлингтона. VB1E1 + VB2E2 = 0,7 + 0,7 = 1,4 вольт.

mosfet – есть ли причина использовать переходные транзисторы или транзисторы Дарлингтона для силовых приложений?

1) Полевые транзисторы и Дарлингтоны – два разных животных.BJT лучше всего работает как линейное устройство, которое точно контролируется ТОКОМ. Биполярные транзисторы по своей природе имеют более широкую полосу пропускания, чем полевые транзисторы, и, как правило, дешевле для проведения идентичного тока. Кроме того, из BJT можно получить отличные и дешевые источники постоянного тока, что делает простой, но точный источник постоянного тока для чувствительных устройств с контролем тока, таких как светодиоды. Конфигурации BJT и, в частности, конфигурации Дарлингтона позволяют точно контролировать выходной ток в диапазоне 0-10A + с обычно менее 2 мА от микроконтроллера с простым резистором для установки тока на базу, подключенную к выводу микроконтроллера.

2) Для точности с использованием PNP Дарлингтона, базовый ток привязан к земле, вывод микроконтроллера все еще может использоваться, на выходе просто устанавливается низкий уровень для заземления базового резистора. Если напряжение основного источника питания меняется, для компенсации необходимо использовать резистор измерения тока для обратной связи. Ток на выводах микроконтроллера действительно зависит от способности источника / потребителя, и разные семейства микроконтроллеров будут иметь разные возможности. Типичный 5-вольтовый AVR может подавать / потреблять до 20-30 мА / вывод, будучи TTL, а arduino на базе SAM, такие как DUE, имеют два вида возможностей вывода: низко- и сильноточные выводы, сильноточные выводы, которые могут подавать только 15 мА / потреблять 9 мА ( CMOS с низким энергопотреблением), так что имейте это в виду, если вы не используете операционный усилитель в качестве буфера.

3) В то время как BJT отлично подходят для усиления слабых сигналов с низким уровнем искажений и точного управления большими токами, BJT делают плохие переключатели, однако, потому что даже в насыщении они все равно имеют падение напряжения Vce более 2 В, это означает значительное рассеивание мощности при высоких токах , что означает значительное тепловыделение. Даже если у вас есть Darlington, который может выдерживать 20 А до спада усиления, имея всего 0,96 А и температуру окружающей среды 30 ° C, вы будете иметь температуру перехода 150 ° C без радиатора.

4) Силовые полевые МОП-транзисторы почти противоположны BJT в работе, они отлично подходят для использования в качестве переключателей, но, если они не спроектированы тщательно, создают плохие устройства для линейного контроля тока и усиления. Это связано с относительно большими емкостями затвора, которые ограничивают способность силового полевого транзистора иметь широкую полосу пропускания. Специальные ИС драйвера затвора могут справляться с большими токами заряда / разряда при подаче питания на емкость затвора МОП-транзистора на высоких частотах, но также увеличивают стоимость / сложность проекта.

5) МОП-транзисторы обычно имеют гораздо меньшие «линейные» области, чем у транзисторов BJT, и имеют практически нулевое сопротивление во включенном состоянии до тех пор, пока выполняются условия Vgs, приводящие к насыщению полевого МОП-транзистора. При падении напряжения Vds во включенном состоянии в диапазоне мВ единственная значительная рассеиваемая мощность – это когда полевой МОП-транзистор переключается из выключенного состояния во включенное и обратно. Типичный силовой полевой МОП-транзистор может иметь непрерывный Id 40 А или более и не нуждаться в радиаторе, пока вы не приблизитесь к половине этого номинала, потому что сопротивление полевого МОП-транзистора во включенном состоянии обычно находится в области миллиомов.При температуре окружающей среды 30 ° C МОП-транзистор TO-220 с 0,01 Ом RDSon (10 мОм) мог бы рассеивать те же 2,4 Вт, что и BJT на основе TO-220 без радиатора, но пропускал бы 15,49 А без радиатора. радиатор при той же температуре перехода 150С!

6) Использование Darlington в корпусе TO-220 с радиатором подходящего размера может линейно управлять большими токами с точностью всего несколько мА (NPN / PNP) на / от их баз. Дарлингтона также можно использовать для точного усиления малых токов / сигналов с очень низким уровнем искажений из-за их больших «линейных» областей (отлично подходит для прецизионных источников питания постоянного и радиочастотного сигналов).Дарлингтоны особенно хорошо подходят в качестве источника постоянного тока, где пульсации на выходе импульсного источника питания могут быть проблемой для вашей конструкции. Однако за это приходится платить большими перепадами напряжения 2 В или более на коллекторе и эмиттере, что приводит к значительным рассеянию мощности. Биполярные транзисторы также склонны к тепловому выходу из-под контроля без продуманной конструкции, являющейся устройствами с положительным температурным коэффициентом.

7) При тщательном проектировании МОП-транзистор можно заставить работать в меньшей «линейной» области, но при работе внутри этой «линейной» области он будет рассеивать такие же потери мощности, как и биполярный транзистор.Однако полевые МОП-транзисторы обычно представляют собой устройства с отрицательным температурным коэффициентом (они имеют некоторую защиту от перегрузки по току). Они довольно чувствительны к статическому электричеству (как и все КМОП), поэтому при работе с полевыми транзисторами необходимо принять меры предосторожности и установить оборудование для защиты от электростатических разрядов.

BJT PRO :

относительно прост в использовании, легко контролировать
дешево
требует небольшой схемы поддержки
Работа от постоянного тока до радиочастоты
не чувствителен к электростатическим разрядам, для работы с

Минусы BJT :

Неэффективно
имеют относительно большую рассеиваемую мощность (радиаторы почти необходимы)
Положительная температура может привести к тепловому разгоне и разрушению транзистора
Требуются «балластные» резисторы малой мощности высокой мощности для параллельного подключения

Плюсы силовых полевых МОП-транзисторов :

Очень низкий уровень RDSon позволяет создавать сильноточные конструкции с низким рассеиванием мощности
ток затвора возникает только во время зарядки / разрядки емкости затвора
Подходит для схем переключения с высокой плотностью тока с небольшими радиаторами / без радиаторов
можно подключить без «балластных» резисторов (только для коммутации)
Доступны силовые МОП-транзисторы с логическим затвором и встроенными драйверами накачки затвора
Большинство отрицательных устройств temco

Минусы силового полевого МОП-транзистора :

Относительно большая емкость затвора ограничивает частоту от постоянного тока до ~ 10 МГц
Требуются специальные ИС привода затвора для высокочастотных / высокомощных полевых транзисторов
Устройства с высокой чувствительностью к электростатическому разряду, требующие приобретения оборудования для защиты от электростатического разряда
МОП-транзисторы с логическим затвором имеют довольно медленное время перехода Ton + Toff = avg ~ 44 нс (22.

Транзисторы дарлингтона: Составной транзистор. Транзисторная сборка Дарлингтона.

Составной транзистор. Транзисторная сборка Дарлингтона.

Особенности и области применения составных транзисторов

Устройство составного транзистора.

Основные особенности транзистора Дарлингтона.

Примеры применения составного транзистора.

Применение сборки Дарлингтона в микросхемах.

Транзистор Дарлингтона. Как проверить и принцип работы

Пара Шиклаи и каскодная схема

Достоинства и недостатки составных транзисторов

Особенности работы устройства

Как проверить транзистор Дарлингтона

Составные транзисторы Дарлингтона против Шиклаи

Что такое транзистор Дарлингтона | Уголок радиолюбителя

Почему мы используем транзистор Дарлингтона?

Конфигурации транзисторов Дарлингтона

Пример транзисторной схемы Дарлингтона

Применение транзистора Дарлингтона

Транзистор Дарлингтон (NPN) в качестве переключателя

Дарлингтонский Транзистор как Переключатель

Транзистор Дарлингтон (PNP) в качестве переключателя

Преимущества пары Дарлингтон

Недостатки пары Дарлингтон

Пара Дарлингтона – это… Что такое Пара Дарлингтона?

Мощные транзисторы дарлингтона. Составной транзистор (схема Дарлингтона и Шиклаи)

Соединение транзисторов по схеме Шиклаи (Sziklai).

Транзистор со сверхбольшим значением коэффициента усиления по току.

Устройство составного транзистора.

Основные особенности транзистора Дарлингтона.

Примеры применения составного транзистора.

Применение сборки Дарлингтона в микросхемах.

Читайте также…

Особенности работы и схема транзистора дарлингтона | Электронщик

Пара Шиклаи и каскодная схема

Достоинства и недостатки составных транзисторов

Особенности работы устройства

Как проверить транзистор Дарлингтона

Пара Дарлингтона на транзисторах »Электроника

– краткое изложение или учебное пособие, объясняющее конфигурацию транзисторной схемы пары Дарлингтона, с основами проектирования и эксплуатации схемы.

Конфигурация парной схемы Дарлингтона

Резистор байпаса базового эмиттера

Атрибуты пары Дарлингтона

Обозначение схемы транзистора Дарлингтона

Преимущества и недостатки пары Дарлингтона

Как работает транзистор пара Дарлингтона – Kitronik Ltd

Каков текущий прирост?

Зачем нужна пара Дарлингтона?

Базовое напряжение активации

Другие ресурсы

Посмотреть в реальном проекте

TIP120-TIP125 Силовые транзисторы Дарлингтона

Что такое транзистор Дарлингтона?

ТИП120 НПН Дарлингтонский силовой транзистор 60В / 5А

Описание

В ПАКЕТЕ:

РЕЗУЛЬТАТЫ НАШИ ОЦЕНКИ:

Программное обеспечение контроллера ШИМ

Технические характеристики

2N5306 Назначение выводов транзистора Дарлингтона NPN, эквивалент и техническое описание

2N5306 – Транзистор Дарлингтона NPN

нажмите на картинку для увеличения

Конфигурация контактов

Эквивалентные транзисторы

2N5306

– высокий коэффициент усиления по току Транзистор

Как работает транзистор Дарлингтона?

Коэффициент усиления по току Дарлингтона

mosfet – есть ли причина использовать переходные транзисторы или транзисторы Дарлингтона для силовых приложений?

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ