Что такое транзистор Дарлингтона?

Транзистор Дарлингтона - это пара биполярных транзисторов, соединенных для обеспечения очень сильного усиления по току от низкого базового тока. Эмиттер входного транзистора всегда подключен к базе выходного транзистора; их коллекционеры связаны вместе. В результате ток, усиленный входным транзистором, дополнительно усиливается выходным транзистором. Дарлингтон часто используется там, где требуется высокий коэффициент усиления на низкой частоте. Общие приложения включают выходные каскады усилителя звука, регуляторы мощности, контроллеры двигателей и драйверы дисплея.

Также известный как пара Дарлингтона, транзистор Дарлингтона был изобретен в 1953 году Сидни Дарлингтоном в Bell Laboratories. В 1950-х и 1960-х годах ее также называли супер-альфа-парой. Дарлингтон признал многие преимущества этой конструкции для схем следящих излучателей и запатентовал эту концепцию.

Обычно транзистор Дарлингтона с низким энергопотреблением и высоким коэффициентом усиления может сделать его очень чувствительным к небольшим изменениям входного тока. По этой причине дарлингтоны часто используются в сенсорных и световых сенсорах. Фотодарлингтоны разработаны специально для светочувствительных цепей.

Выходная сторона часто является мощной, с более низким усилением. С очень мощным транзистором, он может управлять двигателями, силовыми инверторами и другими сильноточными устройствами. Конструкции средней мощности часто используются с интегральной схемой (IC) для управления соленоидами, светодиодными (LED) дисплеями и другими небольшими нагрузками.

Конструкция транзистора Дарлингтона обеспечивает несколько преимуществ по сравнению с использованием стандартных одиночных транзисторов. Усиление каждого транзистора в паре умножается вместе, давая довольно высокий суммарный коэффициент усиления по току. Максимальный ток коллектора выходного транзистора определяет ток в паре - он может составлять 100 ампер или более. Требуется меньше физического пространства, поскольку транзисторы часто упакованы вместе в одном устройстве. Другое преимущество состоит в том, что общая схема может иметь очень высокое входное сопротивление.

Транзистор обычно следует тем же правилам проектирования, что и отдельный транзистор, с некоторыми ограничениями. Для включения требуется более высокое напряжение базового эмиттера, обычно вдвое больше, чем у одного транзистора. Время его отключения намного больше, так как ток базы выходного транзистора не может быть активно отключен. Эта задержка может быть уменьшена путем подключения разрядного резистора между базой и эмиттером выходного транзистора. Однако из-за этого времени задержки дарлингтоны плохо подходят для высокочастотных применений.

Напряжение насыщения транзистора Дарлингтона также выше, часто 0,7 В постоянного тока для кремния вместо примерно 0,2 В постоянного тока. Это иногда вызывает более высокую рассеиваемую мощность, поскольку выходной транзистор не может насыщаться. На более высоких частотах также возможен больший фазовый сдвиг, который может привести к нестабильности при отрицательной обратной связи.

Схема транзистора Дарлингтона часто изображает пару транзисторных элементов, соединенных вместе внутри одного большого круга. В дополнительном транзисторе Дарлингтона или Шиклая используются транзисторы противоположного типа. Когда в цепи необходимо много пар малой мощности, можно использовать интегральную схему транзистора Дарлингтона. Водители часто используют их, так как они обычно включают в себя диоды для предотвращения пиков при отключении нагрузки. Многие схемы Дарлингтона также построены с парами отдельных дискретных транзисторов, соединенных вместе.