Σύνθετο τρανζίστορ. Συγκρότημα τρανζίστορ Darlington. Σύνθετα τρανζίστορ Ποιες τηλεοράσεις χρησιμοποιούν τρανζίστορ Darlington

Ο ενισχυτής ονομάζεται έτσι, όχι επειδή ο συγγραφέας του είναι ο DARLINGTON, αλλά επειδή το στάδιο εξόδου του ενισχυτή ισχύος είναι χτισμένο σε τρανζίστορ Darlington (σύνθετα).

Για αναφορά : Δύο τρανζίστορ της ίδιας δομής συνδέονται με ειδικό τρόπο για υψηλό κέρδος. Μια τέτοια σύνδεση τρανζίστορ σχηματίζει ένα σύνθετο τρανζίστορ, ή ένα τρανζίστορ Darlington - που πήρε το όνομά του από τον εφευρέτη αυτού του σχεδίου κυκλώματος. Ένα τέτοιο τρανζίστορ χρησιμοποιείται σε κυκλώματα που λειτουργούν με υψηλά ρεύματα (για παράδειγμα, σε κυκλώματα σταθεροποιητή τάσης, στάδια εξόδου ενισχυτών ισχύος) και στα στάδια εισόδου των ενισχυτών, εάν είναι απαραίτητο να παρέχεται μεγάλη σύνθετη αντίσταση εισόδου. Ένα σύνθετο τρανζίστορ έχει τρεις ακροδέκτες (βάση, πομπός και συλλέκτης) που είναι ισοδύναμοι με εκείνους ενός συμβατικού απλού τρανζίστορ. Το κέρδος ρεύματος ενός τυπικού σύνθετου τρανζίστορ είναι ≈1000 για τρανζίστορ υψηλής ισχύος και ≈50000 για τρανζίστορ χαμηλής ισχύος.

Πλεονεκτήματα του τρανζίστορ Darlington

Υψηλό κέρδος ρεύματος.

Το κύκλωμα Darlington κατασκευάζεται με τη μορφή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και, στο ίδιο ρεύμα, η επιφάνεια εργασίας του πυριτίου είναι μικρότερη από αυτή των διπολικών τρανζίστορ. Αυτά τα κυκλώματα παρουσιάζουν μεγάλο ενδιαφέρον στις υψηλές τάσεις.

Μειονεκτήματα ενός σύνθετου τρανζίστορ

Χαμηλή απόδοση, ειδικά η μετάβαση από ανοιχτό σε κλειστό. Για το λόγο αυτό, τα σύνθετα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται κυρίως σε κυκλώματα μεταγωγής και ενίσχυσης χαμηλής συχνότητας· στις υψηλές συχνότητες, οι παράμετροί τους είναι χειρότερες από αυτές ενός μόνο τρανζίστορ.

Η πτώση τάσης προς τα εμπρός στη διασταύρωση βάσης-εκπομπού στο κύκλωμα Darlington είναι σχεδόν διπλάσια από αυτή ενός συμβατικού τρανζίστορ και είναι περίπου 1,2 - 1,4 V για τρανζίστορ πυριτίου.

Μια μεγάλη τάση κορεσμού συλλέκτη-εκπομπού, για ένα τρανζίστορ πυριτίου είναι περίπου 0,9 V για τρανζίστορ χαμηλής ισχύος και περίπου 2 V για τρανζίστορ υψηλής ισχύος.

Σχηματικό διάγραμμα ULF

Ο ενισχυτής μπορεί να ονομαστεί η φθηνότερη επιλογή για την αυτοκατασκευή ενός ενισχυτή υπογούφερ. Το πιο πολύτιμο πράγμα στο κύκλωμα είναι τα τρανζίστορ εξόδου, η τιμή των οποίων δεν υπερβαίνει το 1 $. Θεωρητικά, ένας τέτοιος ενισχυτής μπορεί να συναρμολογηθεί για 3-5 $ χωρίς τροφοδοτικό. Ας κάνουμε μια μικρή σύγκριση, ποιο από τα μικροκυκλώματα μπορεί να αποδώσει ισχύ 100-200 watt σε φορτίο 4 ohm; Αμέσως στο μυαλό των διάσημων. Αλλά αν συγκρίνετε τις τιμές, τότε το σχέδιο Darlington είναι και φθηνότερο και πιο ισχυρό από το TDA7294!

Το ίδιο το τσιπ, χωρίς εξαρτήματα, κοστίζει τουλάχιστον 3 $ και η τιμή των ενεργών εξαρτημάτων του κυκλώματος Darlington δεν ξεπερνά τα 2-2,5 $! Επιπλέον, το κύκλωμα Darlington είναι 50-70 Watt πιο ισχυρό από το TDA7294!

Με φορτίο 4 ohms, ο ενισχυτής αποδίδει 150 watt, αυτή είναι η φθηνότερη και καλή επιλογή για έναν ενισχυτή υπογούφερ. Το κύκλωμα του ενισχυτή χρησιμοποιεί φθηνές διόδους ανορθωτή, οι οποίες μπορούν να ληφθούν σε οποιαδήποτε ηλεκτρονική συσκευή.

Ο ενισχυτής μπορεί να παρέχει τέτοια ισχύ λόγω του γεγονότος ότι χρησιμοποιούνται σύνθετα τρανζίστορ στην έξοδο, αλλά εάν είναι επιθυμητό, μπορούν να αντικατασταθούν με συμβατικά. Είναι βολικό να χρησιμοποιήσετε ένα συμπληρωματικό ζεύγος KT827 / 25, αλλά φυσικά η ισχύς του ενισχυτή θα πέσει στα 50-70 watt. Στο διαφορικό στάδιο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε home-KT361 ή KT3107.

Ένα πλήρες ανάλογο του τρανζίστορ TIP41 είναι το KT819A μας, αυτό το τρανζίστορ χρησιμοποιείται για την ενίσχυση του σήματος από τα διαφορικά στάδια και τη δημιουργία των εξόδων. Οι αντιστάσεις εκπομπών μπορούν να χρησιμοποιηθούν με ισχύ 2-5 watt, προστατεύουν τη βαθμίδα εξόδου . Διαβάστε περισσότερα για τα τεχνικά χαρακτηριστικά του τρανζίστορ TIP41C. Φύλλο δεδομένων για TIP41 και TIP42.

Υλικό σύνδεσης p-n: Si

Δομή τρανζίστορ: NPN

Περιορισμένη σταθερή διασπορά ισχύος συλλέκτη (Pc) του τρανζίστορ: 65 W

Μέγιστη βάση συλλέκτη DC (Ucb): 140 V

Περιοριστική σταθερή τάση συλλέκτη-εκπομπός (Uce) του τρανζίστορ: 100 V

Βάση εκπομπού ορίου σταθερής τάσης (Ueb): 5 V

Όριο DC συλλέκτη τρανζίστορ (Ic max): 6 A

Οριακή θερμοκρασία σύνδεσης p-n (Tj): 150 C

Συχνότητα αποκοπής του λόγου μεταφοράς ρεύματος (Ft) του τρανζίστορ: 3 MHz

- Χωρητικότητα διασταύρωσης συλλέκτη (Cc): pF

Συντελεστής μεταφοράς στατικού ρεύματος σε κύκλωμα με κοινό πομπό (Hfe), min: 20

Ένας τέτοιος ενισχυτής μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο ως subwoofer όσο και για ευρυζωνική ακουστική. Αρκετά καλά είναι και τα χαρακτηριστικά του ενισχυτή. Με φορτίο 4 ohms, η ισχύς εξόδου του ενισχυτή είναι περίπου 150 watt, με φορτίο 8 ohms, η ισχύς είναι 100 watts, η μέγιστη ισχύς του ενισχυτή μπορεί να φτάσει έως και 200 watt με τροφοδοτικό +/ -50 βολτ.

Εάν τα τρανζίστορ είναι συνδεδεμένα όπως φαίνεται στο Σχ. 2.60, τότε το προκύπτον κύκλωμα θα λειτουργεί ως ένα μόνο τρανζίστορ και ο συντελεστής β του θα είναι ίσος με το γινόμενο των συντελεστών β των τρανζίστορ που αποτελούν. Αυτή η τεχνική είναι χρήσιμη για κυκλώματα υψηλού ρεύματος (όπως ρυθμιστές τάσης ή στάδια εξόδου ενισχυτή ισχύος) ή για μπροστινά άκρα ενισχυτών όπου απαιτείται υψηλή σύνθετη αντίσταση εισόδου.

Ρύζι. 2,60. Σύνθετο τρανζίστορ Darlington.

Σε ένα τρανζίστορ Darlington, η πτώση τάσης μεταξύ βάσης και εκπομπού είναι διπλάσια από την κανονική και η τάση κορεσμού είναι τουλάχιστον ίση με την πτώση τάσης κατά μήκος της διόδου (καθώς το δυναμικό εκπομπού του τρανζίστορ T 1 πρέπει να υπερβαίνει το δυναμικό εκπομπού του τρανζίστορ T 2 από την ποσότητα της πτώσης τάσης στη δίοδο). Επιπλέον, τα τρανζίστορ που συνδέονται με αυτόν τον τρόπο συμπεριφέρονται σαν ένα μόνο τρανζίστορ με μάλλον χαμηλή ταχύτητα, καθώς το τρανζίστορ T 1 δεν μπορεί να απενεργοποιήσει γρήγορα το τρανζίστορ T 2. Δεδομένης αυτής της ιδιότητας, συνήθως περιλαμβάνεται μια αντίσταση μεταξύ της βάσης και του πομπού του τρανζίστορ T 2 (Εικ. 2.61). Η αντίσταση R εμποδίζει το τρανζίστορ T 2 να αναμιχθεί στην περιοχή αγωγιμότητας λόγω των ρευμάτων διαρροής των τρανζίστορ T 1 και T 2 . Η αντίσταση της αντίστασης επιλέγεται έτσι ώστε τα ρεύματα διαρροής (μετρούμενα σε νανοαμπέρ για τρανζίστορ μικρού σήματος και εκατοντάδες μικροαμπέρ για τρανζίστορ υψηλής ισχύος) να δημιουργούν μια πτώση τάσης σε αυτήν όχι μεγαλύτερη από την πτώση τάσης στη δίοδο, επιτρέποντας ταυτόχρονα τη ροή του ρεύματος διαμέσου αυτού. μικρό σε σύγκριση με το ρεύμα βάσης του τρανζίστορ T 2 . Τυπικά, η αντίσταση R είναι αρκετές εκατοντάδες ohms σε ένα τρανζίστορ Darlington υψηλής ισχύος και αρκετές χιλιάδες ohms σε ένα τρανζίστορ Darlington μικρού σήματος.

Ρύζι. 2.61. Αύξηση της ταχύτητας απενεργοποίησης σε ένα σύνθετο τρανζίστορ Darlington.

Η βιομηχανία παράγει τρανζίστορ Darlington με τη μορφή πλήρων μονάδων, συμπεριλαμβανομένου, κατά κανόνα, μιας αντίστασης εκπομπού. Ένα παράδειγμα τέτοιου τυπικού κυκλώματος είναι ένα ισχυρό τρανζίστορ n-p-n - Darlington τύπου 2N6282, το κέρδος ρεύματος του είναι 4000 (τυπικό) για ρεύμα συλλέκτη 10 A.

Σύνδεση τρανζίστορ σύμφωνα με το σχήμα Shiklai (Sziklai).Η σύνδεση των τρανζίστορ σύμφωνα με το κύκλωμα Shiklai είναι ένα κύκλωμα παρόμοιο με αυτό. που μόλις εξετάσαμε. Παρέχει επίσης αύξηση του συντελεστή β. Μερικές φορές μια τέτοια σύνδεση ονομάζεται συμπληρωματικό τρανζίστορ Darlington (Εικ. 2.62). Το κύκλωμα συμπεριφέρεται σαν τρανζίστορ NPN με μεγάλο συντελεστή β. Το κύκλωμα έχει μία μόνο τάση μεταξύ της βάσης και του πομπού και η τάση κορεσμού, όπως και στο προηγούμενο κύκλωμα, είναι τουλάχιστον ίση με την πτώση τάσης στη δίοδο. Μεταξύ της βάσης και του πομπού του τρανζίστορ T 2, συνιστάται να συμπεριλάβετε μια αντίσταση με μικρή αντίσταση. Οι σχεδιαστές χρησιμοποιούν αυτό το κύκλωμα σε στάδια εξόδου push-pull υψηλής ισχύος όταν θέλουν να χρησιμοποιήσουν τρανζίστορ εξόδου μιας μόνο πολικότητας. Ένα παράδειγμα τέτοιου κυκλώματος φαίνεται στο Σχ. 2.63. Όπως και πριν, η αντίσταση είναι η αντίσταση συλλέκτη του τρανζίστορ T 1 Darlington που σχηματίζεται από τα τρανζίστορ T 2 και T 3 . συμπεριφέρεται σαν ένα τρανζίστορ NPN. με υψηλό κέρδος ρεύματος. Τα τρανζίστορ T 4 και T 5, συνδεδεμένα σύμφωνα με το κύκλωμα Shiklai, συμπεριφέρονται σαν ένα ισχυρό τρανζίστορ p-n-p. με υψηλό κέρδος. Όπως και πριν, οι αντιστάσεις R 3 και R 4 έχουν μικρή αντίσταση. Αυτό το κύκλωμα αναφέρεται μερικές φορές ως ακολουθητής ώθησης-έλξης με σχεδόν συμπληρωματική συμμετρία. Σε έναν πραγματικό καταρράκτη με πρόσθετη συμμετρία (συμπληρωματική), τα τρανζίστορ T 4 και T 5 θα συνδεθούν σε ένα κύκλωμα Darlington.

Ρύζι. 2.62. Η σύνδεση τρανζίστορ σύμφωνα με το σχήμα Shiklai («συμπλήρωμα του τρανζίστορ Darlington»).

Ρύζι. 2.63. Ένας ισχυρός καταρράκτης push-pull που χρησιμοποιεί μόνο τρανζίστορ εξόδου τύπου n-p-n.

Τρανζίστορ με εξαιρετικά υψηλό κέρδος ρεύματος.Τα σύνθετα τρανζίστορ - το τρανζίστορ Darlington και τα παρόμοια - δεν πρέπει να συγχέονται με τρανζίστορ με εξαιρετικά υψηλό κέρδος ρεύματος, στα οποία λαμβάνεται πολύ μεγάλη τιμή του συντελεστή h 21e κατά την τεχνολογική διαδικασία κατασκευής του στοιχείου. Ένα παράδειγμα τέτοιου στοιχείου είναι ένα τρανζίστορ τύπου 2N5962. για τα οποία είναι εγγυημένη ελάχιστη απολαβή ρεύματος 450 όταν το ρεύμα συλλέκτη αλλάζει στην περιοχή από 10 μA έως 10 mA. αυτό το τρανζίστορ ανήκει στη σειρά στοιχείων 2N5961-2N5963, η οποία χαρακτηρίζεται από ένα μέγιστο εύρος τάσης Uke από 30 έως 60 V (αν η τάση του συλλέκτη πρέπει να είναι υψηλότερη, τότε θα πρέπει να πάτε για μείωση της τιμής του C). Η βιομηχανία παράγει ταιριαστά ζεύγη τρανζίστορ με εξαιρετικά μεγάλη τιμή του συντελεστή β. Χρησιμοποιούνται σε ενισχυτές χαμηλού σήματος, για τους οποίους τα τρανζίστορ πρέπει να έχουν αντίστοιχα χαρακτηριστικά. αυτό το τεύχος είναι αφιερωμένο στην αίρεση. 2.18. Παραδείγματα τέτοιων τυπικών κυκλωμάτων είναι κυκλώματα όπως το LM394 και το MAT-01. είναι ζεύγη τρανζίστορ με υψηλό κέρδος, στα οποία η τάση Ube αντιστοιχεί σε κλάσματα του millivolt (στα καλύτερα κυκλώματα παρέχεται αντιστοίχιση έως 50 μV) και ο συντελεστής h 21e είναι έως 1%. Το κύκλωμα τύπου MAT-03 είναι ένα ταιριαστό ζεύγος τρανζίστορ p-n-p.

Τρανζίστορ με εξαιρετικά μεγάλη τιμή του συντελεστή β μπορούν να συνδυαστούν σύμφωνα με το κύκλωμα Darlington. Σε αυτήν την περίπτωση, το ρεύμα πόλωσης βάσης μπορεί να γίνει ίσο με μόνο 50 pA (ενισχυτές op-amp όπως τα LM111 και LM316 είναι παραδείγματα τέτοιων κυκλωμάτων.

Η ονομασία ενός σύνθετου τρανζίστορ που αποτελείται από δύο ξεχωριστά τρανζίστορ συνδεδεμένα σύμφωνα με το κύκλωμα Darlington φαίνεται στο Σχήμα 1. Το πρώτο από τα αναφερόμενα τρανζίστορ συνδέεται σύμφωνα με το κύκλωμα ακολούθου πομπού, το σήμα από τον πομπό του πρώτου τρανζίστορ πηγαίνει στη βάση του δεύτερου τρανζίστορ. Το πλεονέκτημα αυτού του κυκλώματος είναι το εξαιρετικά υψηλό κέρδος του. Το συνολικό κέρδος ρεύματος p για αυτό το κύκλωμα είναι ίσο με το γινόμενο των κερδών ρεύματος μεμονωμένων τρανζίστορ: p = pgr2.

Για παράδειγμα, εάν το τρανζίστορ εισόδου ενός ζεύγους Darlington έχει κέρδος 120 και το κέρδος του δεύτερου τρανζίστορ είναι 50, τότε το συνολικό p είναι 6000. Στην πραγματικότητα, το κέρδος θα είναι ακόμη ελαφρώς μεγαλύτερο, αφού το συνολικό ρεύμα συλλέκτη του σύνθετου τρανζίστορ ισούται με το άθροισμα των ρευμάτων συλλέκτη του ζεύγους τρανζίστορ.
Το πλήρες κύκλωμα του σύνθετου τρανζίστορ φαίνεται στο Σχήμα Νο. 2. Σε αυτό το κύκλωμα, οι αντιστάσεις R 1 και R 2 σχηματίζουν έναν διαιρέτη τάσης που πολώνει τη βάση του πρώτου τρανζίστορ. Η αντίσταση Rn που συνδέεται με τον πομπό ενός σύνθετου τρανζίστορ σχηματίζει ένα κύκλωμα εξόδου. Μια τέτοια συσκευή χρησιμοποιείται ευρέως στην πράξη, ειδικά σε περιπτώσεις όπου απαιτείται μεγάλο κέρδος ρεύματος. Το κύκλωμα είναι πολύ ευαίσθητο στο σήμα εισόδου και έχει υψηλό επίπεδο ρεύματος συλλέκτη εξόδου, το οποίο καθιστά δυνατή τη χρήση αυτού του ρεύματος ως ρεύμα ελέγχου (ειδικά σε χαμηλή τάση τροφοδοσίας). Η χρήση του σχήματος Darlington βοηθά στη μείωση του αριθμού των εξαρτημάτων στα κυκλώματα.

Το κύκλωμα Darlington χρησιμοποιείται σε ενισχυτές χαμηλής συχνότητας, ταλαντωτές και συσκευές μεταγωγής. Η αντίσταση εξόδου του κυκλώματος Darlington είναι πολλές φορές χαμηλότερη από την είσοδο. Υπό αυτή την έννοια, τα χαρακτηριστικά του είναι παρόμοια με εκείνα ενός μετασχηματιστή με βήμα προς τα κάτω. Ωστόσο, σε αντίθεση με τον μετασχηματιστή, το κύκλωμα Darlington σάς επιτρέπει να αποκτήσετε μεγάλο κέρδος ισχύος. Η σύνθετη αντίσταση εισόδου του κυκλώματος είναι περίπου ίση με $²Rn και η σύνθετη αντίσταση εξόδου του είναι συνήθως μικρότερη από Rn. Σε συσκευές μεταγωγής, το κύκλωμα Darlington χρησιμοποιείται στην περιοχή συχνοτήτων έως και 25 kHz.

Παρόμοια άρθρα

Συνδέσου με:

Τυχαία άρθρα

08.10.2014
Το στερεοφωνικό έλεγχο έντασης, ισορροπίας και τόνου στο ТСА5550 έχει τις ακόλουθες παραμέτρους: Χαμηλή αρμονική παραμόρφωση όχι μεγαλύτερη από 0,1% Τάση τροφοδοσίας 10-16V (ονομαστική 12V) Κατανάλωση ρεύματος 15 ... 30mA Τάση εισόδου 0,5V (κέρδος σε τάση τροφοδοσίας της μονάδας 12V) Εύρος ελέγχου τόνου -14…+14dB Εύρος ρύθμισης ισορροπίας 3dB Διαφορά μεταξύ καναλιών 45dB Λόγος σήματος προς θόρυβο…

Αν ανοίξετε οποιοδήποτε βιβλίο για την ηλεκτρονική μηχανική, μπορείτε αμέσως να δείτε πόσα στοιχεία ονομάζονται από τους δημιουργούς τους: δίοδος Schottky, δίοδος Zener (γνωστή και ως δίοδος zener), δίοδος Gunn, τρανζίστορ Darlington.

Ο ηλεκτρολόγος μηχανικός Sidney Darlington πειραματίστηκε με βουρτσισμένους κινητήρες συνεχούς ρεύματος και κυκλώματα ελέγχου για αυτούς. Στα κυκλώματα χρησιμοποιήθηκαν ενισχυτές ρεύματος.

Ο μηχανικός Ντάρλινγκτον εφηύρε και κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ένα τρανζίστορ αποτελούμενο από δύο διπολικά και κατασκευασμένο σε ένα μόνο κρύσταλλο πυριτίου με διάχυτο n(αρνητικό) και Π(θετικές) μεταβάσεις. Η νέα συσκευή ημιαγωγών πήρε το όνομά του.

Στην εγχώρια τεχνική βιβλιογραφία, το τρανζίστορ Darlington ονομάζεται σύνθετο. Ας τον γνωρίσουμε λοιπόν καλύτερα!

Σύνθετη συσκευή τρανζίστορ.

Όπως αναφέρθηκε ήδη, πρόκειται για δύο ή περισσότερα τρανζίστορ κατασκευασμένα στο ίδιο τσιπ ημιαγωγών και συσκευασμένα σε μία κοινή συσκευασία. Υπάρχει επίσης μια αντίσταση φορτίου στο κύκλωμα εκπομπού του πρώτου τρανζίστορ.

Το τρανζίστορ Darlington έχει τα ίδια συμπεράσματα με το οικείο διπολικό τρανζίστορ: βάση (Βάση), εκπομπός (Emitter) και συλλέκτης (Συλλεκτής).

Διάγραμμα του Ντάρλινγκτον

Όπως μπορείτε να δείτε, ένα τέτοιο τρανζίστορ είναι ένας συνδυασμός πολλών. Ανάλογα με την ισχύ, μπορεί να περιέχει περισσότερα από δύο διπολικά τρανζίστορ. Αξίζει να σημειωθεί ότι στα ηλεκτρονικά υψηλής τάσης χρησιμοποιείται επίσης ένα τρανζίστορ που αποτελείται από ένα διπολικό και ένα πεδίο. Αυτό είναι ένα τρανζίστορ IGBT. Μπορεί επίσης να ταξινομηθεί ως σύνθετες, υβριδικές συσκευές ημιαγωγών.

Τα κύρια χαρακτηριστικά του τρανζίστορ Darlington.

Το κύριο πλεονέκτημα ενός σύνθετου τρανζίστορ είναι το μεγάλο κέρδος ρεύματος.

Μια από τις κύριες παραμέτρους ενός διπολικού τρανζίστορ πρέπει να υπενθυμιστεί. Αυτό είναι το κέρδος ( ω 21). Δηλώνεται και με το γράμμα β («βήτα») του ελληνικού αλφαβήτου. Είναι πάντα μεγαλύτερο ή ίσο με 1. Εάν το κέρδος του πρώτου τρανζίστορ είναι 120 και του δεύτερου είναι 60, τότε το κέρδος του σύνθετου είναι ήδη ίσο με το γινόμενο αυτών των τιμών, δηλαδή 7200, που είναι πολύ Καλός. Ως αποτέλεσμα, ένα πολύ μικρό ρεύμα βάσης είναι αρκετό για να ενεργοποιηθεί το τρανζίστορ.

Ο μηχανικός Shiklai (Sziklai) τροποποίησε κάπως τη σύνδεση Darlington και έλαβε ένα τρανζίστορ, το οποίο ονομάστηκε συμπληρωματικό τρανζίστορ Darlington. Θυμηθείτε ότι ένα συμπληρωματικό ζεύγος ονομάζεται δύο στοιχεία με ακριβώς τις ίδιες ηλεκτρικές παραμέτρους, αλλά διαφορετική αγωγιμότητα. Ένα τέτοιο ζευγάρι ήταν κάποτε το KT315 και το KT361. Σε αντίθεση με το τρανζίστορ Darlington, το σύνθετο τρανζίστορ σύμφωνα με το σχήμα Shiklai συναρμολογείται από διπολική διαφορετική αγωγιμότητα: p-n-pΚαι n-p-n. Εδώ είναι ένα παράδειγμα ενός σύνθετου τρανζίστορ Shiklai που λειτουργεί όπως ένα τρανζίστορ npn, αν και αποτελείται από δύο διαφορετικές δομές.

Σχέδιο Shiklai

Τα μειονεκτήματα των σύνθετων τρανζίστορ περιλαμβάνουν χαμηλή απόδοση, επομένως χρησιμοποιούνται ευρέως μόνο σε κυκλώματα χαμηλής συχνότητας. Τέτοια τρανζίστορ έχουν αποδειχθεί στα στάδια εξόδου ισχυρών ενισχυτών χαμηλής συχνότητας, σε κυκλώματα ελέγχου ηλεκτροκινητήρων και σε διακόπτες για ηλεκτρονικά κυκλώματα ανάφλεξης στα αυτοκίνητα.

Βασικές ηλεκτρικές παράμετροι:

Τάση συλλέκτη-εκπομπού 500 V;

Εκπομπός τάσης - βάση 5 V;

Ρεύμα συλλέκτη - 15 A;

Μέγιστο ρεύμα συλλέκτη - 30 A;

Ισχύς διάχυσης στους 25 0 C - 135 W;

Η θερμοκρασία του κρυστάλλου (μετάβαση) είναι 175 0 C.

Στα διαγράμματα κυκλώματος, δεν υπάρχει ειδικό εικονίδιο συμβόλου που να δηλώνει σύνθετα τρανζίστορ. Στη συντριπτική πλειονότητα των περιπτώσεων, υποδεικνύεται στο διάγραμμα ως ένα συνηθισμένο τρανζίστορ. Αν και υπάρχουν εξαιρέσεις. Εδώ είναι ένας από τους πιθανούς χαρακτηρισμούς του στο διάγραμμα κυκλώματος.

Επιτρέψτε μου να σας υπενθυμίσω ότι το συγκρότημα Darlington μπορεί να έχει δομή p-n-p και δομή n-p-n. Από αυτή την άποψη, οι κατασκευαστές ηλεκτρονικών εξαρτημάτων παράγουν συμπληρωματικά ζεύγη. Αυτές περιλαμβάνουν τις σειρές TIP120-127 και MJ11028-33. Έτσι, για παράδειγμα, τα τρανζίστορ TIP120, TIP121, TIP122 έχουν τη δομή n-p-nκαι TIP125, TIP126, TIP127 - p-n-p.

Επίσης στα διαγράμματα κυκλώματος μπορείτε να βρείτε μια τέτοια ονομασία.

Παραδείγματα εφαρμογής ενός σύνθετου τρανζίστορ.

Εξετάστε ένα κύκλωμα ελέγχου κινητήρα συλλέκτη χρησιμοποιώντας ένα τρανζίστορ Darlington.

Όταν εφαρμόζεται ρεύμα περίπου 1 mA στη βάση του πρώτου τρανζίστορ, ένα ρεύμα 1000 φορές περισσότερο θα διαρρέει τον συλλέκτη του, δηλαδή 1000 mA. Αποδεικνύεται ότι ένα απλό κύκλωμα έχει ένα αξιοπρεπές κέρδος. Αντί για κινητήρα, μπορείτε να συνδέσετε έναν ηλεκτρικό λαμπτήρα ή ένα ρελέ με το οποίο μπορείτε να αλλάξετε ισχυρά φορτία.

Εάν αντί για το συγκρότημα Darlington χρησιμοποιείται το συγκρότημα Shiklai, τότε το φορτίο συνδέεται με το κύκλωμα εκπομπού του δεύτερου τρανζίστορ και συνδέεται όχι στο συν, αλλά στο μείον του τροφοδοτικού.

Εάν συνδυάσετε το τρανζίστορ Darlington και το συγκρότημα Shiklai, θα έχετε έναν ενισχυτή ρεύματος push-pull. Ονομάζεται push-pull γιατί σε μια συγκεκριμένη χρονική στιγμή μόνο ένα από τα δύο τρανζίστορ, πάνω ή κάτω, μπορεί να είναι ανοιχτό. Αυτό το κύκλωμα αντιστρέφει το σήμα εισόδου, δηλαδή η τάση εξόδου θα είναι αντίθετη από την είσοδο.

Αυτό δεν είναι πάντα βολικό, και επομένως ένας άλλος μετατροπέας προστίθεται στην είσοδο του ενισχυτή ρεύματος push-pull. Σε αυτή την περίπτωση, το σήμα εξόδου επαναλαμβάνει ακριβώς το σήμα στην είσοδο.

Εφαρμογή της διάταξης Darlington σε μικροκυκλώματα.

Τα ολοκληρωμένα κυκλώματα που περιέχουν πολλά σύνθετα τρανζίστορ χρησιμοποιούνται ευρέως. Ένα από τα πιο κοινά είναι το ενσωματωμένο συγκρότημα L293D. Χρησιμοποιείται συχνά στους λάτρεις της σπιτικής ρομποτικής. Το τσιπ L293D είναι τέσσερις ενισχυτές ρεύματος σε ένα κοινό πακέτο. Δεδομένου ότι μόνο ένα τρανζίστορ είναι πάντα ανοιχτό στον ενισχυτή push-pull που συζητήθηκε παραπάνω, η έξοδος του ενισχυτή συνδέεται με τη σειρά του είτε στο συν είτε στο πλην της πηγής ισχύος. Εξαρτάται από την τάση εισόδου. Στην πραγματικότητα, έχουμε ένα ηλεκτρονικό κλειδί. Δηλαδή, το τσιπ L293 μπορεί να οριστεί ως τέσσερα ηλεκτρονικά κλειδιά.

Εδώ είναι ένα "κομμάτι" του κυκλώματος του σταδίου εξόδου του τσιπ L293D, που λαμβάνεται από το φύλλο δεδομένων του (φύλλο αναφοράς).

Όπως μπορείτε να δείτε, το στάδιο εξόδου αποτελείται από έναν συνδυασμό κυκλωμάτων Darlington και Shiklai. Το πάνω μέρος του κυκλώματος είναι ένα σύνθετο τρανζίστορ σύμφωνα με το κύκλωμα Shiklai και το κάτω μέρος είναι κατασκευασμένο σύμφωνα με το κύκλωμα Darlington.

Πολλοί θυμούνται τις μέρες που υπήρχαν VCR αντί για DVD player. Και με τη βοήθεια του τσιπ L293, ελέγχονταν δύο ηλεκτροκινητήρες του VCR και σε λειτουργία πλήρους λειτουργίας. Για κάθε κινητήρα, ήταν δυνατός ο έλεγχος όχι μόνο της κατεύθυνσης περιστροφής, αλλά με την παροχή σημάτων από τον ελεγκτή PWM, ήταν δυνατός ο έλεγχος της ταχύτητας περιστροφής σε μεγάλο βαθμό.

Τα εξειδικευμένα μικροκυκλώματα που βασίζονται στο κύκλωμα Darlington έχουν επίσης λάβει πολύ εκτεταμένη χρήση. Ένα παράδειγμα είναι το τσιπ ULN2003A (παρόμοιο με το K1109KT22). Αυτό το ολοκληρωμένο κύκλωμα είναι μια μήτρα επτά τρανζίστορ Darlington. Τέτοια καθολικά συγκροτήματα μπορούν εύκολα να χρησιμοποιηθούν σε ραδιοερασιτεχνικά κυκλώματα, για παράδειγμα, ένα ραδιοελεγχόμενο ρελέ. Σχετικά με αυτό εγώ.

Κυριολεκτικά αμέσως μετά την εμφάνιση των συσκευών ημιαγωγών, ας πούμε, των τρανζίστορ, άρχισαν γρήγορα να εκτοπίζουν συσκευές ηλεκτροκενού και, ειδικότερα, τις τριόδους. Επί του παρόντος, τα τρανζίστορ κατέχουν ηγετική θέση στο κύκλωμα.

Ένας αρχάριος, και μερικές φορές ένας έμπειρος ραδιοερασιτέχνης σχεδιαστής, δεν καταφέρνει αμέσως να βρει τη σωστή λύση κυκλώματος ή να καταλάβει τον σκοπό ορισμένων στοιχείων στο κύκλωμα. Έχοντας στο χέρι ένα σύνολο "τούβλων" με γνωστές ιδιότητες, είναι πολύ πιο εύκολο να χτίσετε ένα "κτίριο" αυτής ή αυτής της συσκευής.

Χωρίς να σταθούμε λεπτομερώς στις παραμέτρους του τρανζίστορ (αυτό είναι επαρκώς γραμμένο στη σύγχρονη βιβλιογραφία, για παράδειγμα, στο), θα εξετάσουμε μόνο μεμονωμένες ιδιότητες και τρόπους βελτίωσής τους.

Ένα από τα πρώτα προβλήματα που αντιμετωπίζει ένας σχεδιαστής είναι η αύξηση της ισχύος ενός τρανζίστορ. Μπορεί να λυθεί συνδέοντας τρανζίστορ παράλληλα (). Οι αντιστάσεις στάθμης ρεύματος στα κυκλώματα εκπομπών συμβάλλουν στην ομοιόμορφη κατανομή του φορτίου.

Αποδεικνύεται ότι η παράλληλη σύνδεση των τρανζίστορ είναι χρήσιμη όχι μόνο για την αύξηση της ισχύος κατά την ενίσχυση μεγάλων σημάτων, αλλά και για τη μείωση του θορύβου κατά την ενίσχυση των αδύναμων σημάτων. Το επίπεδο θορύβου μειώνεται ανάλογα με την τετραγωνική ρίζα του αριθμού των τρανζίστορ που συνδέονται παράλληλα.

Η προστασία από υπερένταση επιλύεται πιο απλά με την εισαγωγή ενός πρόσθετου τρανζίστορ (). Το μειονέκτημα ενός τέτοιου αυτοπροστατευτικού τρανζίστορ είναι η μείωση της απόδοσης λόγω της παρουσίας αισθητήρα ρεύματος R. Μια πιθανή επιλογή βελτίωσης φαίνεται στο. Χάρη στην εισαγωγή μιας διόδου γερμανίου ή μιας διόδου Schottky, είναι δυνατό να μειωθεί η τιμή της αντίστασης R αρκετές φορές, και ως εκ τούτου η ισχύς που καταναλώνεται σε αυτήν.

Για προστασία από την αντίστροφη τάση, μια δίοδος συνδέεται συνήθως παράλληλα με τους ακροδέκτες εκπομπού-συλλέκτη, όπως, για παράδειγμα, σε σύνθετα τρανζίστορ όπως τα KT825, KT827.

Όταν το τρανζίστορ λειτουργεί σε λειτουργία κλειδιού, όταν απαιτείται γρήγορη εναλλαγή από ανοιχτό σε κλειστό και αντίστροφα, μερικές φορές χρησιμοποιείται ένα εξαναγκαστικό κύκλωμα RC (). Όταν το τρανζίστορ ενεργοποιείται, η φόρτιση του πυκνωτή αυξάνει το ρεύμα βάσης του, το οποίο βοηθά στη μείωση του χρόνου ενεργοποίησης. Η τάση κατά μήκος του πυκνωτή φτάνει στην πτώση τάσης στην αντίσταση βάσης που προκαλείται από το ρεύμα βάσης. Τη στιγμή του κλεισίματος του τρανζίστορ, ο πυκνωτής, εκφορτίζοντας, συμβάλλει στην απορρόφηση των μειοψηφικών φορέων στη βάση, μειώνοντας τον χρόνο απενεργοποίησης.

Είναι δυνατό να αυξηθεί η κλίση του τρανζίστορ (ο λόγος της αλλαγής του ρεύματος του συλλέκτη (αποχέτευσης) προς τη μεταβολή της τάσης στη βάση (πύλη) που την προκάλεσε σε σταθερή Uke Usi)) χρησιμοποιώντας το κύκλωμα Darlington ( ). Η αντίσταση στο κύκλωμα βάσης του δεύτερου τρανζίστορ (μπορεί να απουσιάζει) χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του ρεύματος συλλέκτη του πρώτου τρανζίστορ. Ένα παρόμοιο σύνθετο τρανζίστορ με υψηλή αντίσταση εισόδου (λόγω της χρήσης τρανζίστορ εφέ πεδίου) εμφανίζεται στο. Σύνθετα τρανζίστορ που φαίνονται στο σχ. και , συναρμολογούνται σε τρανζίστορ διαφορετικής αγωγιμότητας σύμφωνα με το σχήμα Shiklai.

Η εισαγωγή πρόσθετων τρανζίστορ στα κυκλώματα Darlington και Shiklai, όπως φαίνεται στο Σχ. και , αυξάνει την σύνθετη αντίσταση εισόδου του δεύτερου σταδίου ως προς το εναλλασσόμενο ρεύμα και, κατά συνέπεια, τον συντελεστή μεταφοράς . Εφαρμογή παρόμοιας λύσης σε τρανζίστορ σχ. και δίνει, αντίστοιχα, κυκλώματα και γραμμικοποιώντας τη διαγωγιμότητα του τρανζίστορ.

Παρουσιάζεται ένα τρανζίστορ ευρείας ζώνης υψηλής ταχύτητας. Η αύξηση της απόδοσης επιτεύχθηκε με τη μείωση του φαινομένου Miller με παρόμοιο τρόπο με και .

Παρουσιάζεται το τρανζίστορ "διαμάντι" σύμφωνα με τη γερμανική πατέντα. Οι πιθανές επιλογές για τη συμπερίληψή του εμφανίζονται στο. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα αυτού του τρανζίστορ είναι η απουσία αναστροφής στον συλλέκτη. Εξ ου και ο διπλασιασμός της χωρητικότητας φορτίου του κυκλώματος.

Ένα ισχυρό σύνθετο τρανζίστορ με τάση κορεσμού περίπου 1,5 V φαίνεται στο Σχ. 24. Η ισχύς του τρανζίστορ μπορεί να αυξηθεί σημαντικά αντικαθιστώντας το τρανζίστορ VT3 με ένα σύνθετο τρανζίστορ ().

Παρόμοιος συλλογισμός μπορεί να δοθεί για ένα τρανζίστορ τύπου p-n-p, καθώς και για ένα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου με κανάλι τύπου p. Όταν χρησιμοποιείτε ένα τρανζίστορ ως ρυθμιστικό στοιχείο ή σε λειτουργία κλειδιού, υπάρχουν δύο επιλογές για την ενεργοποίηση του φορτίου: στο κύκλωμα συλλέκτη () ή στο κύκλωμα εκπομπού ().

Όπως φαίνεται από τους παραπάνω τύπους, η μικρότερη πτώση τάσης και, κατά συνέπεια, η ελάχιστη απαγωγή ισχύος - σε ένα απλό τρανζίστορ με φορτίο στο κύκλωμα συλλέκτη. Η χρήση ενός σύνθετου τρανζίστορ Darlington και Shiklai με φορτίο στο κύκλωμα συλλέκτη είναι ισοδύναμη. Το τρανζίστορ Darlington μπορεί να έχει ένα πλεονέκτημα εάν οι συλλέκτες των τρανζίστορ δεν συνδυάζονται. Όταν ένα φορτίο συνδέεται στο κύκλωμα εκπομπού, το πλεονέκτημα του τρανζίστορ Shiklai είναι προφανές.

Βιβλιογραφία:

1. Stepanenko I. Βασικές αρχές της θεωρίας των τρανζίστορ και των κυκλωμάτων τρανζίστορ. - Μ.: Ενέργεια, 1977.
2. Ευρεσιτεχνία ΗΠΑ 4633100: Εκδ. 20-133-83.
3. Α.σ. 810093.
4. Ευρεσιτεχνία ΗΠΑ 4,730,124: Δημοσίευση 22-133-88. - Σελ.47.

1. Αύξηση της ισχύος του τρανζίστορ.

Οι αντιστάσεις στα κυκλώματα εκπομπών απαιτούνται για την ομοιόμορφη κατανομή του φορτίου. το επίπεδο θορύβου μειώνεται ανάλογα με την τετραγωνική ρίζα του αριθμού των τρανζίστορ που συνδέονται παράλληλα.

2. Προστασία από υπερένταση.

Το μειονέκτημα είναι η μείωση της απόδοσης λόγω της παρουσίας αισθητήρα ρεύματος R.

Μια άλλη επιλογή - χάρη στην εισαγωγή μιας διόδου γερμανίου ή μιας διόδου Schottky, είναι δυνατό να μειωθεί η τιμή της αντίστασης R αρκετές φορές και θα διαλυθεί λιγότερη ισχύς σε αυτήν.

3. Σύνθετο τρανζίστορ με υψηλή αντίσταση εξόδου.

Λόγω της συμπερίληψης του κωδικού των τρανζίστορ, το φαινόμενο Miller μειώνεται σημαντικά.

Ένα άλλο σχέδιο - λόγω της πλήρους αποσύνδεσης του δεύτερου τρανζίστορ από την είσοδο και της παροχής της αποστράγγισης του πρώτου τρανζίστορ με τάση ανάλογη της εισόδου, το σύνθετο τρανζίστορ έχει ακόμη υψηλότερα δυναμικά χαρακτηριστικά (η μόνη προϋπόθεση είναι ότι το δεύτερο τρανζίστορ πρέπει να έχει υψηλότερη τάση διακοπής). Το τρανζίστορ εισόδου μπορεί να αντικατασταθεί με ένα διπολικό.

4. Προστασία του τρανζίστορ από βαθύ κορεσμό.

Πρόληψη της πόλωσης προς τα εμπρός της διασταύρωσης βάσης-συλλέκτη με δίοδο Schottky.

Μια πιο σύνθετη επιλογή είναι το σχέδιο Baker. Όταν η τάση συλλέκτη του τρανζίστορ φτάσει στην τάση βάσης, το "επιπλέον" ρεύμα βάσης απορρίπτεται μέσω της διασταύρωσης του συλλέκτη, αποτρέποντας τον κορεσμό.