การทำงานและอุปกรณ์ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันแบบคอมโพสิต ทรานซิสเตอร์คอมโพสิต (วงจรดาร์ลิงตันและซิกไล) วิธีสร้างทรานซิสเตอร์เอฟเฟกต์สนามคอมโพสิต

เพื่อให้ได้พารามิเตอร์หลักของ CT เราควรตั้งค่าแบบจำลองของทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ (BT) เองสำหรับความถี่ต่ำในรูป 1ก.

ข้าว. 1. ตัวเลือกวงจรเทียบเท่า BT n-p-n

มีเพียงสองพารามิเตอร์การออกแบบหลักเท่านั้น: อัตราขยายปัจจุบัน และ ความต้านทานอินพุตทรานซิสเตอร์. เมื่อได้รับแล้วสำหรับวงจรเฉพาะโดยใช้สูตรที่รู้จักคุณสามารถคำนวณแรงดันไฟฟ้าที่ได้รับ, ความต้านทานอินพุตและเอาต์พุตของน้ำตกได้

วงจรสมมูลของทรานซิสเตอร์คอมโพสิตดาร์ลิงตัน (STD) และไซไคล (STSh) แสดงในรูปที่ 1 2 สูตรสำเร็จรูปสำหรับการคำนวณพารามิเตอร์อยู่ในตาราง 1.

ตารางที่ 1 - สูตรสำหรับคำนวณพารามิเตอร์ CT

นี่คือความต้านทานของตัวปล่อยซึ่งคำนวณโดยสูตร:

ข้าว. 2 ตัวเลือกสำหรับทรานซิสเตอร์แบบคอมโพสิต

เป็นที่ทราบกันว่า b ขึ้นอยู่กับกระแสของตัวสะสม (กราฟการพึ่งพาระบุไว้ในแผ่นข้อมูล) หากกระแสฐาน VT2 (หรือที่เรียกว่าตัวปล่อยหรือตัวสะสมกระแส VT1) มีขนาดเล็กเกินไป พารามิเตอร์ที่แท้จริงของ CT จะต่ำกว่าค่าที่คำนวณได้มาก ดังนั้นเพื่อรักษากระแสสะสมเริ่มต้นของ VT1 ก็เพียงพอที่จะเสียบตัวต้านทาน Radd เพิ่มเติมเข้ากับวงจร (รูปที่ 2c) ตัวอย่างเช่น หาก STD ใช้ KT315 เป็น VT1 โดยมี Ik.min กระแสไฟขั้นต่ำที่ต้องการ ความต้านทานเพิ่มเติมจะเท่ากับ

คุณสามารถใส่ตัวต้านทานที่มีค่าเล็กน้อย 680 โอห์ม

เอฟเฟกต์การแบ่งของ Radd จะลดพารามิเตอร์ของ CT ดังนั้นในวงจรไมโครและวงจรที่ซับซ้อนอื่น ๆ จึงถูกแทนที่ด้วยแหล่งกระแส

ดังจะเห็นได้จากสูตรในตาราง 1, อัตราขยายและความต้านทานอินพุตของ STD นั้นมากกว่าค่าของ STS อย่างไรก็ตามอย่างหลังมีข้อดี:

1. ที่อินพุต STS แรงดันไฟฟ้าจะลดลงน้อยกว่าของ STD (Ube เทียบกับ 2Ube)
2. ตัวสะสม VT2 เชื่อมต่อกับสายสามัญเช่น ในวงจรที่มี OE เพื่อระบายความร้อนสามารถวาง VT2 บนตัวเครื่องโลหะได้โดยตรง

ฝึกการทำงานของทรานซิสเตอร์แบบผสม

ในรูป รูปที่ 3 แสดงสามตัวเลือกสำหรับการสร้างระยะเอาต์พุต (ผู้ติดตามตัวปล่อย) เมื่อเลือกทรานซิสเตอร์ คุณควรมุ่งมั่นที่ b1~b2 และ b3~b4 ความแตกต่างสามารถชดเชยได้โดยการเลือกคู่ตามความเท่าเทียมกันของปัจจัยกำไร ST b13~b24 (ดูตารางที่ 1)

• โครงการในรูป 3a มีความต้านทานอินพุตสูงสุด แต่เป็นวงจรที่แย่ที่สุดในวงจรที่กำหนด: ต้องใช้ฉนวนของหน้าแปลนของทรานซิสเตอร์กำลังสูง (หรือตัวแผ่รังสีแยก) และให้แรงดันไฟฟ้าแกว่งน้อยที่สุด เนื่องจาก ~2 V จะต้องลดลงระหว่างฐานของ CT มิฉะนั้นการบิดเบี้ยวของ "ขั้น" จะปรากฏขึ้นอย่างมาก
• โครงการในรูป 3b ได้รับการสืบทอดมาจากสมัยที่ยังไม่มีการสร้างคู่เสริมของทรานซิสเตอร์กำลังสูง ข้อได้เปรียบเพียงอย่างเดียวเมื่อเทียบกับรุ่นก่อนหน้าคือแรงดันไฟฟ้าตกที่ต่ำกว่า ~1.8 V และการสวิงที่มากขึ้นโดยไม่ผิดเพี้ยน
• โครงการในรูป 3c แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงข้อดีของ STS: แรงดันไฟฟ้าตกขั้นต่ำระหว่างฐาน ST และสามารถวางทรานซิสเตอร์กำลังสูงบนหม้อน้ำทั่วไปได้โดยไม่ต้องมีฉนวนกั้น

ในรูป 4 แสดงสอง โคลงพาราเมตริก- แรงดันไฟขาออกสำหรับเวอร์ชันที่มี STD คือ:

เนื่องจาก Ube แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและกระแสของตัวสะสม แรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตของวงจรที่มี STD จะมากกว่า ดังนั้นจึงควรใช้ตัวเลือกที่มี STS

ข้าว. 3. ตัวเลือกสำหรับผู้ติดตามตัวส่งสัญญาณเอาต์พุตบน ST

ข้าว. 4. การใช้ CT เป็นตัวควบคุมในโคลงเชิงเส้น

การผสมผสานที่เหมาะสมของทรานซิสเตอร์สามารถใช้ในวงจรเชิงเส้นได้ ผู้เขียนได้พบกับครอบครัวหนึ่ง เทคโนโลยีของสหภาพโซเวียตซึ่งใช้ STS กับคู่ KT315+KT814 และ KT3107+KT815 (แม้ว่าจะยอมรับ /KT361 และ KT3102/KT3107 ก็ตาม) ในฐานะคู่เสริมคุณสามารถใช้ C945 และ A733 ซึ่งมักพบในแหล่งจ่ายไฟของคอมพิวเตอร์รุ่นเก่า

อภิปรายบทความทฤษฎีและการปฏิบัติของทรานซิสเตอร์คอมโพสิต

หากคุณเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ตามที่แสดงในรูปที่ 1 2.60 จากนั้นวงจรผลลัพธ์จะทำงานเป็นทรานซิสเตอร์ตัวเดียว และค่าสัมประสิทธิ์ของมัน (3 จะเท่ากับผลคูณของสัมประสิทธิ์ของทรานซิสเตอร์ส่วนประกอบ เทคนิคนี้มีประโยชน์สำหรับวงจรที่ทำงานด้วยกระแสสูง (เช่น สำหรับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าหรือ สเตจเอาต์พุตของเครื่องขยายสัญญาณเสียง) หรือสำหรับสเตจอินพุตของแอมพลิฟายเออร์ หากคุณต้องการให้อิมพีแดนซ์อินพุตสูง

ข้าว. 2.60. ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันคอมโพสิต

ข้าว. 2.61. การเพิ่มความเร็วในการปิดในทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันแบบคอมโพสิต

ในทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน แรงดันตกคร่อมระหว่างฐานและตัวปล่อยเป็นสองเท่าของแรงดันตกคร่อมปกติ และแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวอย่างน้อยเท่ากับแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมไดโอด (เนื่องจากศักย์ไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์จะต้องเกินศักย์ไฟฟ้าตกคร่อมของทรานซิสเตอร์ด้วยจำนวน แรงดันตกคร่อมไดโอด) นอกจากนี้ ทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อในลักษณะนี้จะมีพฤติกรรมเหมือนทรานซิสเตอร์ตัวเดียวที่มีความเร็วค่อนข้างต่ำ เนื่องจากทรานซิสเตอร์ไม่สามารถปิดทรานซิสเตอร์ได้อย่างรวดเร็ว เมื่อคำนึงถึงคุณสมบัตินี้แล้ว ตัวต้านทานมักจะเชื่อมต่อระหว่างฐานและตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ (รูปที่ 2.61) ตัวต้านทาน R ป้องกันไม่ให้ทรานซิสเตอร์เคลื่อนเข้าสู่บริเวณการนำไฟฟ้าเนื่องจากกระแสรั่วไหลของทรานซิสเตอร์และ ความต้านทานของตัวต้านทานถูกเลือกเพื่อให้กระแสรั่วไหล (วัดเป็นนาโนแอมป์สำหรับทรานซิสเตอร์สัญญาณขนาดเล็กและในหลายร้อยไมโครแอมป์สำหรับทรานซิสเตอร์กำลังสูง) สร้างแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมที่ไม่เกินแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมไดโอด และ ในเวลาเดียวกันเพื่อให้กระแสไหลผ่านได้น้อยเมื่อเทียบกับกระแสเบสของทรานซิสเตอร์ โดยทั่วไป ความต้านทาน R คือหลายร้อยโอห์มในทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันกำลังสูง และหลายพันโอห์มในทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันสัญญาณขนาดเล็ก

อุตสาหกรรมนี้ผลิตทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันในรูปแบบของโมดูลที่สมบูรณ์ ซึ่งโดยปกติจะมีตัวต้านทานตัวปล่อย ตัวอย่างของวงจรมาตรฐานดังกล่าวคือทรานซิสเตอร์กำลัง pnp ของดาร์ลิงตัน ซึ่งมีกระแสขยาย 4,000 (ปกติ) สำหรับกระแสสะสมที่ 10 A

ข้าว. 2.62. การเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ตามวงจร Sziklai (“ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันเสริม”)

การเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ตามวงจรซิกไล

การเชื่อมต่อของทรานซิสเตอร์ตามวงจรซิกไลเป็นวงจรที่คล้ายคลึงกับวงจรที่เราเพิ่งดู นอกจากนี้ยังให้ค่าสัมประสิทธิ์เพิ่มขึ้นอีกด้วย บางครั้งการเชื่อมต่อดังกล่าวเรียกว่าทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันเสริม (รูปที่ 2.62) วงจรทำงานเหมือนทรานซิสเตอร์ชนิด p-p-n ที่มีค่าสัมประสิทธิ์สูง วงจรมีแรงดันไฟฟ้าเดียวระหว่างฐานและตัวปล่อย และแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวเช่นเดียวกับในวงจรก่อนหน้า อย่างน้อยจะเท่ากับแรงดันตกคร่อมไดโอด ขอแนะนำให้รวมตัวต้านทานที่มีความต้านทานเล็กน้อยระหว่างฐานและตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ นักออกแบบใช้วงจรนี้ในเอาท์พุตพุชพูลกำลังสูง เมื่อพวกเขาต้องการใช้ทรานซิสเตอร์เอาท์พุตที่มีขั้วเดียวเท่านั้น ตัวอย่างของวงจรดังกล่าวแสดงไว้ในรูปที่ 1 2.63. ก่อนหน้านี้ตัวต้านทานเป็นตัวต้านทานแบบสะสมของทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันซึ่งเกิดจากทรานซิสเตอร์ซึ่งมีลักษณะเหมือนทรานซิสเตอร์ชนิด p-p-n เดี่ยวที่มีอัตราขยายกระแสสูง ทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อตามวงจร Sziklai จะทำงานเหมือนทรานซิสเตอร์ p-p-p-tia อันทรงพลังซึ่งมีอัตราขยายสูง

ข้าว. 2.63. คาสเคดแบบพุช-พูลอันทรงพลังที่ใช้เฉพาะทรานซิสเตอร์เอาท์พุตเท่านั้น

ตัวต้านทานจะมีความต้านทานเล็กน้อยเช่นเดิม วงจรนี้บางครั้งเรียกว่าทวนสัญญาณแบบพุช-พูลที่มีความสมมาตรกึ่งเสริม ในน้ำตกจริงที่มีความสมมาตรเพิ่มเติม (เสริม) ทรานซิสเตอร์จะเชื่อมต่ออยู่ในวงจรดาร์ลิงตัน

ทรานซิสเตอร์ที่มีอัตราขยายกระแสสูงเป็นพิเศษ

ทรานซิสเตอร์คอมโพสิต- ไม่ควรสับสนระหว่างทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันและสิ่งที่คล้ายกันกับทรานซิสเตอร์ที่มีอัตราขยายกระแสสูงเป็นพิเศษ คุ้มค่ามากค่าสัมประสิทธิ์จะได้รับในระหว่างกระบวนการทางเทคโนโลยีในการผลิตองค์ประกอบ ตัวอย่างขององค์ประกอบดังกล่าวคือทรานซิสเตอร์ประเภทซึ่งรับประกันกระแสขั้นต่ำที่ 450 เมื่อกระแสของตัวสะสมเปลี่ยนแปลงไปในช่วงจากถึง จาก 30 ถึง 60 V (หากแรงดันสะสมควรมากกว่านั้นคุณควรไปลดค่า) อุตสาหกรรมนี้ผลิตทรานซิสเตอร์คู่ที่ตรงกันโดยมีค่าสัมประสิทธิ์ที่สูงมาก ใช้ในเครื่องขยายสัญญาณต่ำซึ่งทรานซิสเตอร์ต้องมีคุณสมบัติที่ตรงกัน มาตรานี้อุทิศให้กับปัญหานี้ 2.18. ตัวอย่างของวงจรมาตรฐานดังกล่าว ได้แก่ วงจรชนิดที่เป็นคู่ทรานซิสเตอร์ที่มีอัตราขยายสูง โดยแรงดันไฟฟ้าจับคู่กับเศษส่วนของมิลลิโวลต์ (ในวงจรที่ดีที่สุด จะมีการจับคู่ให้ และค่าสัมประสิทธิ์ของวงจรคือ คู่ที่ตรงกัน

ทรานซิสเตอร์ที่มีค่าสัมประสิทธิ์สูงมากสามารถนำมารวมกันได้โดยใช้วงจรดาร์ลิงตัน ในกรณีนี้ กระแสไบแอสพื้นฐานสามารถสร้างได้เท่ากับเท่านั้น (ตัวอย่างของวงจรดังกล่าวคือ แอมพลิฟายเออร์ในการปฏิบัติงาน เช่น .

ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันแบบคอมโพสิตประกอบด้วยทรานซิสเตอร์มาตรฐานคู่หนึ่งรวมกันด้วยคริสตัลและสารเคลือบป้องกันทั่วไป โดยทั่วไปในภาพวาด จะไม่มีการใช้สัญลักษณ์พิเศษในการทำเครื่องหมายตำแหน่งของทรานซิสเตอร์ดังกล่าว มีเพียงสัญลักษณ์ที่ใช้เพื่อทำเครื่องหมายทรานซิสเตอร์ชนิดมาตรฐานเท่านั้น

ตัวต้านทานโหลดเชื่อมต่อกับวงจรตัวปล่อยขององค์ประกอบใดองค์ประกอบหนึ่ง ขั้วของทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันมีลักษณะคล้ายกับไตรโอดเซมิคอนดักเตอร์แบบไบโพลาร์:

• ฐาน;
• ตัวส่ง;
• นักสะสม

นอกจากทรานซิสเตอร์คอมโพสิตรุ่นที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปแล้ว ยังมีอีกหลายสายพันธุ์

คู่ Sziklai และวงจร Cascode

อีกชื่อหนึ่งของไตรโอดสารกึ่งตัวนำแบบผสมคือคู่ดาร์ลิงตัน นอกจากเธอแล้วยังมีสิกไหลอีกสองสามคนด้วย นี่เป็นการผสมผสานที่คล้ายคลึงกันขององค์ประกอบพื้นฐานที่แตกต่างกัน ซึ่งแตกต่างจากที่รวมทรานซิสเตอร์ประเภทต่างๆ

สำหรับวงจรคาสโค้ดนี่เป็นตัวแปรของทรานซิสเตอร์แบบคอมโพสิตซึ่งมีการเชื่อมต่อไตรโอดเซมิคอนดักเตอร์หนึ่งวงจรตามวงจรที่มี OE และอีกวงจรหนึ่งเชื่อมต่อกับวงจรที่มี OB อุปกรณ์นี้ก็คล้ายกัน ทรานซิสเตอร์ธรรมดาซึ่งรวมอยู่ในวงจรที่มี OE แต่มีประสิทธิภาพด้านความถี่ที่ดีกว่า มีความต้านทานอินพุตสูง และมีช่วงเชิงเส้นขนาดใหญ่โดยมีการบิดเบือนสัญญาณที่ส่งน้อยกว่า

ข้อดีและข้อเสียของทรานซิสเตอร์คอมโพสิต

กำลังและความซับซ้อนของทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันสามารถปรับได้โดยการเพิ่มจำนวนทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ที่รวมอยู่ในนั้น นอกจากนี้ยังมีแบบหนึ่งที่มีไบโพลาร์และใช้ในด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ไฟฟ้าแรงสูง

ข้อได้เปรียบหลักของทรานซิสเตอร์แบบคอมโพสิตคือความสามารถในการให้อัตราขยายกระแสสูง ความจริงก็คือว่าหากอัตราขยายของทรานซิสเตอร์แต่ละตัวคือ 60 ดังนั้นเมื่อทำงานร่วมกันในทรานซิสเตอร์แบบคอมโพสิต อัตราขยายทั้งหมดจะเท่ากับผลคูณของค่าสัมประสิทธิ์ของทรานซิสเตอร์ที่รวมอยู่ในองค์ประกอบ (ใน ในกรณีนี้- 3600) เป็นผลให้ต้องใช้กระแสฐานที่ค่อนข้างเล็กเพื่อเปิดทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน

ข้อเสียของทรานซิสเตอร์แบบคอมโพสิตก็คือ ความเร็วต่ำซึ่งทำให้เหมาะสมกับการใช้งานเฉพาะในวงจรที่ทำงานอยู่เท่านั้น ความถี่ต่ำ- บ่อยครั้งที่ทรานซิสเตอร์คอมโพสิตปรากฏเป็นส่วนประกอบของระยะเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ความถี่ต่ำที่ทรงพลัง

คุณสมบัติของอุปกรณ์

สำหรับทรานซิสเตอร์แบบคอมโพสิต แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงทีละน้อยตามตัวนำที่จุดเชื่อมต่อตัวปล่อยฐานและตัวส่งสัญญาณจะเป็นสองเท่าของมาตรฐาน ระดับการลดแรงดันไฟฟ้าของทรานซิสเตอร์แบบเปิดจะเท่ากับแรงดันตกคร่อมที่ไดโอดมีโดยประมาณ

โดย ตัวบ่งชี้นี้ทรานซิสเตอร์แบบผสมจะคล้ายกับหม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์ แต่เมื่อเทียบกับลักษณะของหม้อแปลงแล้ว ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันได้รับพลังงานที่มากกว่ามาก ทรานซิสเตอร์ดังกล่าวสามารถใช้งานสวิตช์ที่มีความถี่สูงถึง 25 Hz

ระบบสำหรับการผลิตภาคอุตสาหกรรมของทรานซิสเตอร์คอมโพสิตได้รับการตั้งค่าในลักษณะที่โมดูลได้รับการติดตั้งอย่างครบครันและติดตั้งตัวต้านทานตัวปล่อย

วิธีทดสอบทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน

วิธีที่ง่ายที่สุดในการทดสอบทรานซิสเตอร์แบบผสมมีดังนี้:

• ตัวส่งสัญญาณเชื่อมต่อกับด้านลบของแหล่งพลังงาน
• ตัวสะสมเชื่อมต่อกับขั้วหนึ่งของหลอดไฟขั้วที่สองจะถูกเปลี่ยนเส้นทางไปยัง "บวก" ของแหล่งพลังงาน
• ด้วยตัวต้านทานแรงดันไฟฟ้าบวกจะถูกส่งไปยังฐานหลอดไฟจะสว่างขึ้น
• ด้วยการใช้ตัวต้านทาน แรงดันลบจะถูกส่งไปยังฐาน หลอดไฟจะไม่สว่างขึ้น

หากทุกอย่างเป็นไปตามที่อธิบายไว้ แสดงว่าทรานซิสเตอร์กำลังทำงาน

เขียนความคิดเห็นเพิ่มเติมในบทความบางทีฉันอาจจะพลาดอะไรบางอย่างไป ลองดูสิ ฉันจะดีใจถ้าคุณพบสิ่งอื่นที่เป็นประโยชน์กับฉัน

หากคุณเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ตามที่แสดงในรูปที่ 1 2.60 จากนั้นวงจรผลลัพธ์จะทำงานเป็นทรานซิสเตอร์ตัวเดียวและค่าสัมประสิทธิ์ของมัน β จะเท่ากับผลคูณของสัมประสิทธิ์ β ส่วนประกอบของทรานซิสเตอร์

ข้าว. 2.60. ทรานซิสเตอร์คอมโพสิต ดาร์ลิงตัน .

เทคนิคนี้มีประโยชน์สำหรับวงจรที่จัดการกับกระแสสูง (เช่น อุปกรณ์ควบคุมแรงดันไฟฟ้าหรือสเตจเอาต์พุตของเครื่องขยายเสียง) หรือสำหรับสเตจอินพุตของเครื่องขยายเสียงที่ต้องการอิมพีแดนซ์อินพุตสูง

ในทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตัน แรงดันตกคร่อมระหว่างฐานและตัวปล่อยเป็นสองเท่าของแรงดันไฟฟ้าปกติ และแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวอย่างน้อยเท่ากับแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมไดโอด (เนื่องจากศักย์ไฟฟ้าของตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ ที 1ต้องเกินศักยภาพของตัวส่งสัญญาณของทรานซิสเตอร์ ที 2โดยแรงดันตกคร่อมไดโอด) นอกจากนี้ทรานซิสเตอร์ที่เชื่อมต่อในลักษณะนี้จะมีพฤติกรรมเหมือนทรานซิสเตอร์ตัวเดียวที่มีความเร็วค่อนข้างต่ำเนื่องจากทรานซิสเตอร์ ที 1ไม่สามารถปิดทรานซิสเตอร์ได้อย่างรวดเร็ว ที 2- ด้วยคุณสมบัตินี้ โดยปกติจะอยู่ระหว่างฐานและตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ ที 2เปิดตัวต้านทาน (รูปที่ 2.61)

ข้าว. 2.61. การเพิ่มความเร็วในการปิดในทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันแบบคอมโพสิต

ตัวต้านทาน รป้องกันอคติของทรานซิสเตอร์ ที 2เข้าสู่บริเวณการนำไฟฟ้าเนื่องจากกระแสรั่วของทรานซิสเตอร์ ที 1และ ที 2- ความต้านทานของตัวต้านทานถูกเลือกเพื่อให้กระแสรั่วไหล (วัดเป็นนาโนแอมป์สำหรับทรานซิสเตอร์สัญญาณขนาดเล็กและในหลายร้อยไมโครแอมป์สำหรับทรานซิสเตอร์กำลังสูง) สร้างแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมที่ไม่เกินแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมไดโอด และ ในเวลาเดียวกันเพื่อให้กระแสไหลผ่านได้น้อยเมื่อเทียบกับกระแสเบสของทรานซิสเตอร์ ที 2- มักจะต่อต้าน รคือหลายร้อยโอห์มในทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันกำลังสูง และหลายพันโอห์มในทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันสัญญาณขนาดเล็ก

อุตสาหกรรมนี้ผลิตทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันในรูปแบบของโมดูลที่สมบูรณ์ ซึ่งโดยปกติจะมีตัวต้านทานตัวปล่อย ตัวอย่างของรูปแบบมาตรฐานดังกล่าวมีประสิทธิภาพ ไม่มีทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันเป็นประเภท 2N6282 อัตราขยายปัจจุบันคือ 4000 (ทั่วไป) สำหรับกระแสสะสมที่ 10 A

การเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ตามโครงการ Sziklai (ซิกไล- การเชื่อมต่อของทรานซิสเตอร์ตามวงจรซิกไลเป็นวงจรที่คล้ายคลึงกับวงจรที่เราเพิ่งดู นอกจากนี้ยังให้ค่าสัมประสิทธิ์เพิ่มขึ้นอีกด้วย β - บางครั้งการเชื่อมต่อดังกล่าวเรียกว่าทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันเสริม (รูปที่ 2.62)

ข้าว. 2.62 . การเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ตามแผนภาพ สิกล(“ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันเสริม”)

วงจรมีพฤติกรรมเหมือนทรานซิสเตอร์ ไม่มี- ประเภทที่มีค่าสัมประสิทธิ์สูง β - วงจรมีแรงดันไฟฟ้าเดียวระหว่างฐานและตัวปล่อย และแรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวเช่นเดียวกับในวงจรก่อนหน้า อย่างน้อยจะเท่ากับแรงดันตกคร่อมไดโอด ระหว่างฐานและตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ ที 2ขอแนะนำให้รวมตัวต้านทานที่มีความต้านทานเล็กน้อยไว้ด้วย นักออกแบบใช้วงจรนี้ในขั้นตอนเอาต์พุตแบบพุช-พูลกำลังสูง เมื่อพวกเขาต้องการใช้ทรานซิสเตอร์เอาต์พุตที่มีขั้วเดียวเท่านั้น ตัวอย่างของวงจรดังกล่าวแสดงไว้ในรูปที่ 1 2.63.

ข้าว. 2.63. คาสเคดแบบพุช-พูลอันทรงพลังที่ใช้เฉพาะทรานซิสเตอร์เอาท์พุตเท่านั้น ไม่มี-พิมพ์.

เหมือนเมื่อก่อนตัวต้านทานจะเป็นตัวต้านทานแบบสะสมของทรานซิสเตอร์ ที 1- ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันที่เกิดจากทรานซิสเตอร์ ที 2และ ต 3 มีพฤติกรรมเหมือนทรานซิสเตอร์ตัวเดียว ไม่มี−ประเภทที่มีอัตราขยายกระแสสูง ทรานซิสเตอร์ ที 4และ ที 5เชื่อมต่อตามวงจรซิกไลทำตัวเหมือนทรานซิสเตอร์กำลังแรง พี-เอ็น-พี- ประเภทที่มีอัตราขยายสูง เหมือนเมื่อก่อนตัวต้านทาน ร 3และ ร 4มีความต้านทานน้อย วงจรนี้บางครั้งเรียกว่าทวนสัญญาณแบบพุช-พูลที่มีความสมมาตรกึ่งเสริม ในน้ำตกจริงที่มีความสมมาตรเพิ่มเติม (เสริม) ทรานซิสเตอร์ ที 4และ ที 5จะต่อตามวงจรดาร์ลิงตัน

ทรานซิสเตอร์ที่มีอัตราขยายกระแสสูงเป็นพิเศษไม่ควรสับสนระหว่างทรานซิสเตอร์แบบคอมโพสิต - ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันและอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกันกับทรานซิสเตอร์แบบเกนกระแสสูงพิเศษ ซึ่งมีเกนกระแสไฟสูงมาก ชั่วโมง 21Eที่ได้รับในระหว่างกระบวนการทางเทคโนโลยีในการผลิตองค์ประกอบ ตัวอย่างขององค์ประกอบดังกล่าวคือทรานซิสเตอร์ประเภท 2N5962 ซึ่งรับประกันกระแสขั้นต่ำที่ 450 เมื่อกระแสของตัวสะสมเปลี่ยนแปลงในช่วงตั้งแต่ 10 μAถึง 10 mA; ทรานซิสเตอร์นี้เป็นขององค์ประกอบซีรีส์ 2N5961‑2N5963 ซึ่งมีช่วงแรงดันไฟฟ้าสูงสุด คุณซีอีจาก 30 ถึง 60 V (หากแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมควรสูงกว่านี้คุณควรลดค่าลง β - อุตสาหกรรมนี้ผลิตทรานซิสเตอร์คู่ที่ตรงกันโดยมีค่าสัมประสิทธิ์สูงเป็นพิเศษ β - ใช้ในเครื่องขยายสัญญาณต่ำซึ่งทรานซิสเตอร์ต้องมีคุณสมบัติที่ตรงกัน ทุ่มเทให้กับปัญหานี้ ส่วน 2.18- ตัวอย่างของวงจรมาตรฐานดังกล่าวได้แก่ วงจร เช่น LM394 และ MAT-01; เป็นคู่ทรานซิสเตอร์กำลังสูงซึ่งมีแรงดันไฟฟ้า คุณบีจับคู่กับเศษส่วนของมิลลิโวลต์ (วงจรที่ดีที่สุดให้การจับคู่สูงถึง 50 μV) และค่าสัมประสิทธิ์ ชั่วโมง 21E– มากถึง 1% วงจรชนิด MAT-03 เป็นวงจรคู่กัน พี-เอ็น-พี- ทรานซิสเตอร์

ทรานซิสเตอร์อัตราส่วนสูงพิเศษ β สามารถรวมกันได้ตามโครงการดาร์ลิงตัน ในกรณีนี้ กระแสไบแอสพื้นฐานสามารถสร้างได้เท่ากับ 50 pA เท่านั้น (ตัวอย่างของวงจรดังกล่าว ได้แก่ แอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน เช่น LM111 และ LM316

ลิงค์ติดตาม

เมื่อตั้งค่าแรงดันไบแอส เช่น ในผู้ติดตามตัวปล่อย ตัวต้านทานตัวแบ่งในวงจรฐานจะถูกเลือกเพื่อให้ตัวแบ่งที่สัมพันธ์กับฐานทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้าแข็ง กล่าวคือ เพื่อให้ความต้านทานของตัวต้านทานที่เชื่อมต่อแบบขนานมีค่าเท่ากับ น้อยกว่าความต้านทานอินพุตของวงจรที่ฐานด้านข้างอย่างมาก ในเรื่องนี้ความต้านทานอินพุตของวงจรทั้งหมดถูกกำหนดโดยตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า - สำหรับสัญญาณที่มาถึงอินพุตความต้านทานอินพุตจะน้อยกว่าที่จำเป็นจริงๆ ในรูป รูปที่ 2.64 แสดงตัวอย่างที่เกี่ยวข้อง

ข้าว. 2.64.

ความต้านทานอินพุตของวงจรคือประมาณ 9 kΩ และความต้านทานของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าสำหรับสัญญาณอินพุตคือ 10 kΩ เป็นที่พึงปรารถนาที่ความต้านทานอินพุตจะสูงอยู่เสมอและในกรณีใด ๆ ก็ไม่ฉลาดที่จะโหลดแหล่งสัญญาณอินพุตของวงจรด้วยตัวแบ่งซึ่งท้ายที่สุดแล้วจำเป็นเพียงเพื่อให้อคติกับทรานซิสเตอร์เท่านั้น วิธีการสื่อสารแบบติดตามช่วยให้คุณหลุดพ้นจากความยากลำบากนี้ (รูปที่ 2.65)

ข้าว. 2.65. การเพิ่มอิมพีแดนซ์อินพุตของผู้ติดตามตัวปล่อยสัญญาณที่ความถี่สัญญาณโดยรวมตัวแบ่งในวงจรติดตาม ซึ่งให้ไบแอสพื้นฐาน

อคติของทรานซิสเตอร์นั้นมาจากตัวต้านทาน R1, R2, R3- ตัวเก็บประจุ ค 2ถูกเลือกเพื่อให้ความต้านทานรวมที่ความถี่สัญญาณมีค่าน้อยเมื่อเทียบกับความต้านทานของตัวต้านทานไบแอส เช่นเคย อคติจะคงที่หากความต้านทานของแหล่งกำเนิดมีค่าเท่ากับ ดี.ซีที่กำหนดในฐาน (ในกรณีนี้คือ 9.7 kOhm) ซึ่งน้อยกว่าความต้านทาน DC ที่ด้านฐานอย่างมีนัยสำคัญ (ในกรณีนี้ ~ 100 kOhm) แต่ที่นี่ความต้านทานอินพุตสำหรับความถี่สัญญาณไม่เท่ากับความต้านทานกระแสตรง

พิจารณาเส้นทางสัญญาณ: สัญญาณอินพุต คุณเข้าสร้างสัญญาณที่ตัวส่งสัญญาณ คุณอี ~= คุณเข้าดังนั้นการเพิ่มขึ้นของกระแสที่ไหลผ่านตัวต้านทานไบแอส ร 3จะเป็น ฉัน = (คุณเข้า – คุณอี)/ร 3~= 0 เช่น ซีใน = คุณเข้า /ฉันป้อนข้อมูล) ~=

เราพบว่าความต้านทานอินพุต (แบ่ง) ของวงจรไบแอสนั้นสูงมาก ความถี่สัญญาณ .

อีกวิธีหนึ่งในการวิเคราะห์วงจรนั้นขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทาน ร 3สำหรับความถี่ทั้งหมดของสัญญาณจะเท่ากัน (เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าระหว่างขั้วมีการเปลี่ยนแปลงเท่ากัน) นั่นคือ เป็นแหล่งกระแส แต่ความต้านทานของแหล่งกำเนิดกระแสนั้นไม่มีที่สิ้นสุด ในความเป็นจริง ค่าที่แท้จริงของความต้านทานนั้นไม่มีที่สิ้นสุด เนื่องจากอัตราขยายของผู้ติดตามจะน้อยกว่า 1 เล็กน้อย ซึ่งมีสาเหตุมาจากความจริงที่ว่าแรงดันไฟฟ้าตกระหว่างฐานและตัวปล่อยขึ้นอยู่กับกระแสของตัวสะสม ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงเมื่อระดับสัญญาณเปลี่ยนแปลง . ผลลัพธ์เดียวกันนี้สามารถได้รับหากเราพิจารณาตัวแบ่งที่เกิดจากความต้านทานเอาต์พุตที่ด้านตัวปล่อย [ อีกครั้ง = 25/ฉันเค(mA) โอห์ม] และตัวต้านทานตัวปล่อย หากแสดงแรงดันไฟฟ้าเกนของทวนสัญญาณ ก (ก~= 1) จากนั้นค่าความต้านทานที่มีประสิทธิผล ร 3ที่ความถี่สัญญาณเท่ากัน ร 3 /(1 – ก- ในทางปฏิบัติค่าที่มีประสิทธิผลของความต้านทาน ร 3มีค่ามากกว่าค่าที่ระบุประมาณ 100 เท่า และความต้านทานอินพุตถูกครอบงำโดยความต้านทานอินพุตของทรานซิสเตอร์ที่ด้านฐาน ในแอมพลิฟายเออร์กลับหัวของตัวปล่อยทั่วไป สามารถทำการเชื่อมต่อการติดตามที่คล้ายกันได้ เนื่องจากสัญญาณที่ตัวส่งสัญญาณจะติดตามสัญญาณที่ฐาน โปรดทราบว่าวงจรแบ่งแรงดันไบแอสนั้นขับเคลื่อนโดย กระแสสลับ(ที่ความถี่สัญญาณ) จากเอาต์พุตตัวปล่อยอิมพีแดนซ์ต่ำ ดังนั้นสัญญาณอินพุตจึงไม่จำเป็นต้องทำเช่นนี้

การเชื่อมต่อเซอร์โวในโหลดตัวสะสมสามารถใช้หลักการคัปปลิ้งเซอร์โวเพื่อเพิ่มความต้านทานที่มีประสิทธิผลของตัวต้านทานโหลดของตัวสะสมได้ ถ้าคาสเคดถูกโหลดลงบนรีพีทเตอร์ ในกรณีนี้ แรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นของคาสเคดจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก (จำได้ว่า เค ยู = – กรัม ม อาร์ เค, ก กรัม ม = 1/(ร 3 + อีกครั้ง)]·

ในรูป รูปที่ 2.66 แสดงตัวอย่างของสเตจเอาต์พุตแบบพุช-พูลพร้อมเซอร์โวลิงค์ ซึ่งสร้างขึ้นคล้ายกับวงจรรีพีตเตอร์แบบพุช-พูลที่กล่าวถึงข้างต้น

ข้าว. 2.66. การคัปปลิ้งเซอร์โวในโหลดสะสมของเพาเวอร์แอมป์ ซึ่งเป็นสเตจการโหลด

เนื่องจากเอาต์พุตจะทำซ้ำสัญญาณตามทรานซิสเตอร์ ที 2, ตัวเก็บประจุ กับสร้างการเชื่อมต่อการติดตามเข้ากับโหลดสะสมของทรานซิสเตอร์ ที 1และรักษาแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานให้คงที่ ร 2เมื่อมีสัญญาณ (ความต้านทานของตัวเก็บประจุ กับควรมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับ ร 1และ ร 2ตลอดย่านความถี่สัญญาณทั้งหมด) ด้วยเหตุนี้ตัวต้านทาน ร 2จะคล้ายกับแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า อัตราขยายของทรานซิสเตอร์จะเพิ่มขึ้น ที 1และรักษาแรงดันไฟฟ้าให้เพียงพอที่ฐานของทรานซิสเตอร์ ที 2แม้จะเป็นค่าสัญญาณสูงสุดก็ตาม เมื่อสัญญาณเข้าใกล้แรงดันแหล่งจ่าย คุณ QCศักยภาพที่จุดเชื่อมต่อตัวต้านทาน ร 1และ ร 2กลายเป็นมากกว่า คุณ QCต้องขอบคุณประจุที่สะสมโดยตัวเก็บประจุ กับ- ยิ่งไปกว่านั้นหาก ร 1 = ร 2(ตัวเลือกที่ดีในการเลือกตัวต้านทาน) จากนั้นศักยภาพที่จุดเชื่อมต่อจะเกิน คุณ QC 1.5 เท่าในขณะที่สัญญาณเอาท์พุตเท่ากัน คุณ QC- วงจรนี้ได้รับความนิยมอย่างมากในการพัฒนาแอมพลิฟายเออร์ความถี่ต่ำในครัวเรือนแม้ว่าแหล่งจ่ายกระแสธรรมดาจะมีข้อได้เปรียบเหนือวงจรเซอร์โวเนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้องค์ประกอบที่ไม่พึงประสงค์ - ตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า - และให้ ลักษณะที่ดีที่สุดที่ความถี่ต่ำ

ตัวอย่างเช่น หากเราใช้ทรานซิสเตอร์ MJE3055Tมีกระแสสูงสุด 10A และได้รับประมาณ 50 เท่านั้น ดังนั้นเพื่อที่จะเปิดได้อย่างสมบูรณ์จะต้องปั๊มกระแสประมาณสองร้อยมิลลิแอมป์เข้าสู่ฐาน เอาท์พุต MK ปกติจะจัดการได้ไม่มากนัก แต่ถ้าคุณเชื่อมต่อทรานซิสเตอร์ที่อ่อนแอกว่าระหว่างพวกมัน (BC337 บางประเภท) ที่สามารถดึง 200mA นี้ มันก็ง่าย แต่นี่ก็เพื่อให้เขารู้ จะเป็นอย่างไรถ้าคุณต้องทำระบบควบคุมจากขยะชั่วคราว มันจะมีประโยชน์มาก

ในทางปฏิบัติพร้อมทำ ชุดประกอบทรานซิสเตอร์- ภายนอกก็ไม่ต่างจากทรานซิสเตอร์ทั่วไป กายเดียวกัน สามขาเหมือนกัน เพียงแต่ว่ามันมีพลังงานมากและกระแสควบคุมนั้นมีขนาดเล็กมาก :) ในรายการราคาพวกเขามักจะไม่สนใจและเขียนง่ายๆ - ทรานซิสเตอร์ดาร์ลิงตันหรือทรานซิสเตอร์แบบคอมโพสิต

เช่น คู่รัก BDW93C(NPN) และ BDW94С(PNP) นี่คือโครงสร้างภายในจากแผ่นข้อมูล

นอกจากนี้ยังมี การชุมนุมของดาร์ลิงตัน- เมื่อหลาย ๆ ชิ้นถูกบรรจุลงในแพ็คเกจเดียว สิ่งที่ขาดไม่ได้เมื่อคุณต้องการควบคุมจอแสดงผล LED หรือสเต็ปเปอร์มอเตอร์อันทรงพลัง () ตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของงานสร้างดังกล่าว - ได้รับความนิยมอย่างมากและหาได้ง่าย ULN2003สามารถลากขึ้นไปได้ 500 mA สำหรับแต่ละชุดทั้งเจ็ดชุด เอาท์พุตก็เป็นไปได้ รวมเข้าด้วยกันเพื่อเพิ่มขีดจำกัดปัจจุบัน โดยรวมแล้ว ULN หนึ่งตัวสามารถส่งกระแสไฟผ่านตัวมันเองได้มากถึง 3.5A หากอินพุตและเอาต์พุตทั้งหมดขนานกัน ที่ดีใจคือทางออกอยู่ตรงข้ามทางเข้าเลย สะดวกมาก มีป้ายไว้ข้างใต้ด้วย โดยตรง.

เอกสารข้อมูลแสดงโครงสร้างภายในของชิปนี้ อย่างที่คุณเห็นมีไดโอดป้องกันอยู่ที่นี่ด้วย แม้ว่าพวกมันจะถูกวาดราวกับว่าพวกมันเป็นแอมพลิฟายเออร์ในการดำเนินงาน แต่เอาต์พุตที่นี่คือประเภทตัวสะสมแบบเปิด นั่นคือเขาสามารถลัดวงจรลงกราวด์ได้เท่านั้น สิ่งที่ชัดเจนจากเอกสารข้อมูลเดียวกันหากคุณดูโครงสร้างของวาล์วตัวเดียว