达灵顿晶体管:这是什么?(达灵顿)

2020年10月11日5月19日，2020年通过mabetx官网

内容

达灵顿晶体管是什么

达灵顿晶体管是什么?

达林顿晶体管(也被称为达灵顿对)是一种电子元件，由两个bjt (双极结型晶体管)以这样一种方式连接，它允许非常高的数量当前的收益。这是通过一种复合放大来实现的，即电流被第一种放大晶体管然后由第二个晶体管进一步放大。

由于这种复合结构是由两个bjt设计的，这种晶体管也被称为“达灵顿对”。这种晶体管表现为一个单单元晶体管，因为它只有一个发射极、集电极和基极。达林顿晶体管是由西德尼·达林顿于1953年发明的。

如果当前获得达林顿对的总电流增益为β1β2。与普通晶体管相比，这种晶体管的电流增益很高。因此，这种晶体管也被称为“超级β晶体管”。

达林顿晶体管电路

达林顿晶体管由两个人组成PNP晶体管或者NPN型晶体管背靠背连接。它是一个单独的封装，两个晶体管都有一个共同的集电极端子。

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

有两个晶体管Q1和Q2。

我_b1=晶体管Q1的基极电流
我_e1=晶体管Q1发射极电流
我_b2=晶体管Q2基极电流
我_e2=晶体管Q2的发射极电流

在上图中，两个晶体管显示在一个封装中。从这两个图可以看出，晶体管封装的总基极电流(总输入电流)等于晶体管Q1的基极电流。

$I_{b1} = I_b$

同样，封装的发射极总电流(输出总电流)等于晶体管Q2的发射极电流。

$I_{c2} = I_c$

V_be1=基极发射极电压晶体管Q1
V_be2=晶体管Q2的基极 - 发射极电压

基极-发射极总电压是两个晶体管的基极-发射极总电压的总和。

$V_{be} = V_{be1} + V_{be2}$

β₁=晶体管Q1的电流增益
β₂=晶体管Q2的电流增益

达林顿晶体管的总电流增益为β_D。晶体管的总电流增益是输出电流与输入电流之比。

$\ [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总和。集电极电流是基电流的β倍。因此，晶体管的一般形式，

$i_e = i_c + i_b$

$\ [i_e = \ beta i_b + i_b \]$

(2) $\begin{equation*} i_e = (\beta + 1) i_b \end{equation*}$

晶体管Q2,

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

从方程(1),

$\ [\ beta_D = \压裂{(\ 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 = \压裂{(\ beta_2 + 1) i_ {e1}} {i_ {b1}} \]$

晶体管Q1,

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

$\ [\ beta_D = \压裂{(\ 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 \]$

在上式中，β的值₁β₂与β值相比很大吗₁+β₂。我们举个例子，β₁= 100和β₂= 100。

在这种情况下，β₁β₂= 10000和β₁+β₂= 200。因此，我们可以忽略β的值₁+β₂。达灵顿晶体管的增益是，

$\beta_D = \beta_1 \beta_2$

PNP和NPN Darlington晶体管

如果达林顿对由两个PNP晶体管组成，它就是PNP达林顿晶体管。如果达林顿对由两个NPN晶体管组成，那么它就是NPN达林顿晶体管。NPN和PNP达林顿晶体管的连接图如下图所示。

PNP和NPN Darlington晶体管

对于这两种类型的晶体管，集电极端子是常见的。在PNP晶体管中，给定到第二晶体管发射极端的基极电流。在NPN晶体管中，发射极电流给定到第二晶体管的基极端。

达林顿晶体管所需的空间比两个晶体管所需的空间要小。因为这里的集电极对两个晶体管都是常见的。

达林顿晶体管开关

假设我们想用一个微控制器打开和关闭一个负载。要完成这个任务，首先，我们用一个普通的晶体管作为开关，其次，我们用一个达灵顿晶体管。该配置的电路图如下图所示。

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。而微控制器只能在晶体管的基部吸收20mA的电流。

现在，如果我们想要将5A电流绘制到负载，那么，

$\ [i_c（sat）= 5 a \]$

普通晶体管的电流增益β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，

$I_b = \frac{I_c(sat)}{\beta}$

$I_b = \frac{5}{100}$

$I_b = 50mA$

为保证饱和状态和深度饱和，基极电流为该值的5倍。因此，基电流的要求值为250mA。

但是微控制器只能给基极带来20mA的电流。因此，负载不能通过该单片机开启。

如果我们使用达林顿晶体管作为开关，在这种情况下，负载电流保持不变。而达林顿晶体管的电流增益为β_d= 10000。现在，我们计算所需的基极电流，

$I_{bd} = \frac{I_c (sat)}{\beta_d}$

$I_{bd} = \frac{5}{10000}$

$i {bd} = 0.5mA$

对于深度饱和，我们取这个值的基极电流的5倍。因此，在达林顿对的情况下，基电流的值是2.5mA。这个电流足以由一个微控制器来控制。

这样，如果我们使用达林顿晶体管作为开关，我们可以用相同的微控制器运行相同的负载。

Tip120 Darlington晶体管

TIP120是一个NPN达林顿对，当前增益为1000。这是一个很好的选择接口的大电流负载Arduino和单片机。

它有三个终端;pin1为基极端子，pin2为集电极端子，pin3为发射极端子。

Pin-1 (Base)用于打开ON和OFF晶体管。通过Pin-2 (Collector)的电流与负载正常连接。通过Pin-3(发射极)的电流通常是连接到地的。

TIP120的集电极电流为5A。因此，它可以绘制一个最高为5A的负载。集电极电流峰值为8A。它不是设计为在8A上连续运行。这只是一个峰值电流，可以承受TIP120短时期内。

集电极-发射极电压(VCE)为60V。如果您需要更多的电压，您可以使用另一个TIP家族的晶体管，如TIP121和TIP122，可以分别工作在80V和100V。

TIP120的等效电路如下图所示。

TIP120等效电路

如何测试达林顿晶体管?

要测试达林顿晶体管是ON(工作)或OFF(损坏)按照这些步骤。

步骤1:您需要识别基极、集电极和发射极端子。你必须知道它是PNP或NPN晶体管。这些步骤指的是NPN - Darlington对。PNP晶体管的测试引线是反向的。

步骤2:设置拨号数字万用表(DMM)二极管的象征。如果万用表中没有，请将万用表调至低档电阻模式。

步骤3:将万用表的正引线与晶体管的基极连接，将万用表的负引线与集电极、发射极连接。
如果晶体管工作正常，万用表显示低hFE读数(晶体管电流增益)。

步骤4:现在，反向引线，并连接正引线与集电极和发射极端子。将负极引线与基极连接。
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，少量的基极电流就可以触发晶体管。
它提供了高输入阻抗，这意味着输出阻抗的相等降低。
这是一个单一的包裹。因此，与连接两个不同的晶体管相比，它很容易配置在电路板或PCB上。

达灵顿晶体管的缺点

达林顿晶体管(即达林顿对)的缺点总结如下:

它具有较慢的开关速度。
基极-发射极电压几乎是普通晶体管的两倍。
由于高饱和电压，在这种应用中，它消散了高功率。
带宽受限。
达林顿晶体管在一定程度上引入了相移频率在负反馈电路中。

关于Elecmabetx官网trical4U

mabetx官网Electrical4U致力于电气和电子工程相关的教学和分享。

…