达林顿晶体管:它是什么?(达灵顿对)

什么是达林顿晶体管

什么是达灵顿晶体管?

达林顿晶体管(也称为a达林顿对)通过两种BJT的组合制造的电子元件(双极结晶体管)以这样的方式连接,即它允许非常大的当前的获得。这是通过复合扩增实现的,由此电流被第一晶体管然后通过第二晶体管进一步放大。

随着该复合结构的设计,该晶体管也被称为“达林顿对“。该晶体管的表现为单个单元晶体管,因为它只有一个发射器,收集器和基座。Darlington晶体管于1953年由Sidney Darlington发明。

如果是当前获得晶体管是β1和β2,达林顿对的总电流增益是β1β2。与正常晶体管相比,该晶体管的电流增益非常高。因此,该晶体管也被称为“超级测试晶体管“。

达林顿晶体管电路

达林顿晶体管由两个人组成PNP晶体管要么NPN晶体管背靠背连接。它是一个具有共同收集器端子的单个封装,用于两个晶体管。

第一晶体管的发射极端子与第二晶体管的基极端连接。因此,基本供应仅给予第一晶体管,并且输出电流仅从第二晶体管拍摄。因此,它仅由一个基础,发射器和收集器组成,如下图所示。

达林顿晶体管电路
达林顿晶体管电路

有两个晶体管Q1和Q2。

一世B1=晶体管Q1的基极电流
一世E1.=晶体管的发射极电流Q1
一世B2.=晶体管的基极电流Q2
一世E2.=晶体管的发射极电流Q2

在上图中,在一个封装中示出了两个晶体管。并且从这两个图中,晶体管封装的总基流电流(总输入电流)等于晶体管Q1的基极电流。

\ [i_ {b1} = i_b \]

类似地,封装的总发射极电流(总输出电流)等于晶体管Q2的发射极电流。

\ [i_ {c2} = i_c \]

V.BE1=基础 - 发射器电压晶体管Q1
V.BE2=晶体管Q2的基极 - 发射极电压

总基极 - 发射极电压是两个晶体管的基极发射极电压的求和。

\ [v_ {be} = v_ {be1} + v_ {be2} \]

β1=晶体管的电流增益Q1
β2=晶体管的电流增益Q2

达林顿晶体管的总电流增益是βD.。晶体管的总电流增益是输出电流与输入电流的比率。

\ [当前\,gain \,\ beta_d = \ frac {output \,current} {输入\,current} \]

(1)\ begin {arearation *} \ beta_d = \ frac {i_e} {i_b} = \ frac {i_ {e2}} {i_ {b1}} \ neat {arearation *}

在晶体管中,发射极电流是基极电流和集电极电流的求和。并且集电极电流是碱基电流的β次。因此,通常是晶体管的形式,

\ [i_e = i_c + i_b \]

\ [i_e = \ beta i_b + i_b \]

(2)\ begin {arearation *} i_e =(\ beta + 1)i_b \ neg {等式*}

对于晶体管Q2,

\ [i_ {e2} =(\ beta_2 + 1)i_ {b2} \]

从公式 - (1),

\ [\ beta_d = \ frac {(\ beta_2 + 1)i_ {b2}} {i_ {b1}} \]

从电路图,晶体管Q1的发射电流等于晶体管Q2的基极电流。

\ [i_ {e1} = i_ {b2} \]

\ [\ beta_d = \ frac {(\ beta_2 + 1)i_ {e1}} {i_ {b1}} \]

对于晶体管Q1,

\ [i_ {e1} =(\ beta_1 + 1)i_ {b1} \]

\ [\ beta_d = \ frac {(\ beta_2 + 1)(\ beta_1 + 1)i_ {b1}} {i_ {b1}} \]

\ [\ beta_d =(\ beta_2 + 1)(\ beta_1 + 1)\]

\ [\ beta_d = \ beta_1 \ beta_2 + \ beta_1 + \ beta_2 \]

在上面的等式中,β的值1β2与β值相比非常大1+β.2。让我们举个例子,其中β1= 100和β2= 100。

在这种情况下,β1β2= 10000和β1+β.2= 200.因此,我们可以忽略β的价值1+β.2。达灵顿晶体管的增益是,

\ [\ beta_d = \ beta_1 \ beta_2 \]

PNP和NPN Darlington晶体管

如果达林顿对包括两个PNP晶体管,它会使PNP Darlington晶体管。如果达林顿对由两个NPN晶体管组成,它会使NPN Darlington晶体管。NPN和PNP Darlington晶体管的连接图如下图所示。

PNP和NPN Darlington晶体管
PNP和NPN Darlington晶体管

对于两种类型的晶体管,收集器端子很常见。在PNP晶体管中,基电流被给予第二晶体管的发射极端子。在NPN晶体管中,发射极电流被给予第二晶体管的基端。

与两个晶体管所需的空间相比,Darlington晶体管所需的空间较少。因为这里收集器端子对于两个晶体管很常见。

达林顿晶体管开关

假设我们想使用微控制器打开和关闭负载。为此任务,首先,我们使用普通晶体管作为开关,而第二,我们使用达林顿晶体管。此配置的电路图如下图所示。

达林顿晶体管作为开关
达林顿晶体管作为开关

在这种情况下,负载所需的电流为5A。并且微控制器可以仅绘制20mA电流到晶体管的基部。

现在,如果我们想要将5A电流绘制到负载,那么,

\ [i_c(sat)= 5 a \]

正常晶体管的电流增益β的值约为100。

\ [\ beta = 100 \]

并以饱和模式驱动该晶体管,基极电流的值等于至少,

\ [i_b = \ frac {i_c(sat)} {\ beta} \]

\ [i_b = \ frac {5} {100} \]

\ [i_b = 50ma \]

为了确保饱和条件和深度饱和,基本电流是该值的5倍。因此,基本电流的所需值为250mA。

但微控制器只能绘制到基座的20mA电流。因此,该负载不能通过该微控制器开启。

如果我们使用Darlington晶体管作为开关,请在这种情况下,负载电流保持在。但是Darlington晶体管β的当前增益D.= 10000.现在,我们计算所需的基础电流,

\ [i_ {bd} = \ frac {i_c(sat)} {\ beta_d} \]

\ [i_ {bd} = \ frac {5} {10000} \]

\ [i_ {bd} = 0.5ma \]

并且对于深度饱和,我们需要5次这个值的基本电流。因此,在达林顿对的情况下基本电流的值为2.5mA。并且该电流足以通过微控制器绘制。

通过这种方式,如果我们使用Darlington晶体管作为开关,我们可以使用相同的微控制器运行相同的负载。

Tip120 Darlington晶体管

Tip120是NPN Darlington对,电流增益为1000.它是与Arduino和微控制器接口高电流负载的良好选择。

它有三个终端;PIN-1是基站,PIN-2是收集器端子,PIN-3是发射极端子。

PIN-1(基座)用于打开和关闭晶体管。电流流过Pin-2(收集器)通常与负载连接。并且电流通过PIN-3(发射器)正常连接到地面。

Tip120的集电极电流为5A。因此,它可以绘制最多5A的负载。收集器电流的峰值为8A。它不是设计用于连续运行8A。它只是一个峰值电流,可以在短时间内承受TIP120。

集电极 - 发射极电压(VCE)为60V。如果您需要更多的电压,则可以使用尖端系列的另一个晶体管,如Tip121和Tip122,可以分别在80V和100V上工作。

Tip120的等效电路如下图所示。

Tip120的等效电路
Tip120的等效电路

如何测试达灵顿晶体管?

为了测试Darlington晶体管(工作)或关闭(损坏)按照以下步骤操作。

第1步:您需要识别,基础,收集器和发射器终端。你必须知道它是PNP或NPN晶体管。这些步骤是指NPN Darlington对。测试引线对于PNP晶体管反转。

第2步:设置拨号数字万用表(dmm)在二极管象征。如果在万用表中不可用,请将万用表设置为低电平反抗模式。

步骤3:将万用表的正极连接有晶体管的基座端子,并将万用表的负极引线与集电器连接,然后连接到发射器。
如果晶体管正常运行,则万用表显示低HFE读数(晶体管电流增益)。

第四步:现在,反转引线并将正极连接到收集器和发射极端子。将负极与基座端子连接。
由于反向偏置测试,它显示开路或无限电阻。

达灵顿晶体管的优势

与正常晶体管相比,达林顿晶体管(即达林顿对)有几个优点。他们已在下面的列表中总结说:

  • 达林顿晶体管的主要优点是高电流增益。因此,少量基极电流可以触发晶体管。
  • 它提供高输入阻抗,转化为输出阻抗的等同降低。
  • 这是一个包装。因此,与连接两个不同的晶体管相比,在电路板或PCB上易于配置。

达林顿晶体管的缺点

Darlington晶体管(即达林顿配对)的缺点已被概述在下面的列表中:

  • 它具有较慢的开关速度。
  • 与正常晶体管相比,基极电压几乎是两次。
  • 由于高饱和电压,在这种应用中,它消散了高功率。
  • 带宽是有限的。
  • Darlington晶体管在某个方面引入了相移频率在负反馈电路中。
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